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Equipement d'assemblage d'un jeu de combustible nucléaire
La présente invention concerne un équipement d'assemblage d'un jeu de combustible nucléaire pour réacteurs nucléaires, et en particulier un équipement simple destiné à charger efficacement les barres de combustible nucléaire dans le jeu de combustible.
Un jeu de combustible classique tel que celui décrit le brevet US-5 068 081 représenté en figure 2, est connu.
Dans cette figure, les références numériques 1 et 2 désignent respectivement un nez supérieur et un nez inférieur qui sont disposés verticalement et écartés en opposition, avec un ensemble de tubes de guidage 3 de barres de contrôle fixés rigidement (ci-dessous désignés sous le terme de tubes de guidage 3) entre le nez supérieur 1 et le nez inférieur 2. Dans la section médiane des tubes de guidage 3 de nombreuses grilles 4 sont disposées verticalement et écartées l'une de l'autre.
Ainsi que le montrent les figures 3 à 5, les grilles 4 sont constituées d'un grand nombre de bandes 7 faites de fines bandes de métal possédant des fentes 8 disposées dans leur direction longitudinale les fentes 8 étant entrecroisées pour former des réseaux. La structure formée par les réseaux est désignée sous le terme de cellule 5 de grille et une bosse 9 et un ressort 10 sont formés sur chacune des parois opposées des cellules 5 de grille.
Une barre de combustible
6 insérée dans une cellule 5 de grille est comprimée contre la bosse 9 par le ressort 10, qui maintiennent ainsi entre eux la barre de combustible 6 fermement dans la cellule 5 de grille.
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Un procédé d'insertion d'une barre de combustible 6 dans une cellule 5 de grille est par exemple décrit dans la publication ouverte de demande de brevet japonais (Kokai) H2-181 699, qui implique le recours à un dispositif à clavette pour désactiver le ressort 10, ainsi que l'accrochage du bout d'une barre de combustible 6 par un dispositif d'insertion par traction qui permet alors de tirer la barre de combustible 6 dans la cellule 5 de la grille.
Cependant, ces procédés présentent des problèmes du fait de la nécessité d'un dispositif d'insertion et d'autres dispositifs auxiliaires de contrôle, et la complexité des dispositifs signifie que les opérations deviennent difficiles et longues.
La présente invention fut effectuée en vue de résoudre les problèmes ci-dessus décrits et associés à l'équipement classique d'assemblage en proposant un équipement de construction mécanique simple permettant l'insertion efficace des barres de combustible dans les grilles sans provoquer des dégradations de surface sur les barres de combustible.
Un appareil d'assemblage d'un jeu de combustible contenant des barres de combustible s'étendant longitudinalement comprend : (a) un magasin à barres de combustible s'étendant longitudinalement et contenant un grand nombre de barres de combustible ; (b) un grand nombre de cylindres de chargement actionnés par pression de fluide et prévus sur le magasin de barres de combustible en vue de pousser des barres de combustible particulières de l'ensemble de barres de combustible dans une direction longitudinale dans les cellules de grille, chacun des cylindres de chargement étant disposé coaxialement à la barre de combustible correspondante faisant partie de l'ensemble de barres de combustible contenues dans le magasin à barres de combustible ;
(c) un ensemble de cadres de soutien de grille écartés et disposés dans la direction longitudinale du jeu de combustible de manière à soutenir verticalement l'ensemble de barres de combustible chargées dans les cellules des grilles.
Selon la présente invention, il devient possible d'insérer les barres de combustible dans les grilles en plaçant tout d'abord les grilles dans les cadres de support de grille, et par simple actionnement des cylindres de chargement entraînés par fluide
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prévus sur l'équipement d'assemblage inventé, il devient possible de pousser les barres de combustible particulières hors du magasin de barres de combustible en direction des grilles et d'insérer les barres de combustible dans les cellules correspondantes des grilles. Ainsi, l'opération d'assemblage implique uniquement l'actionnement des cylindres de chargement entraînés par pression, en association avec un magasin de barres de combustible maintenant l'ensemble des barres de combustible.
Dès lors, la structure de l'équipement d'assemblage est simplifiée de manière significative par rapport à l'équipement classique tel que le système d'insertion des barres par traction.
La procédure opérationnelle est par conséquent simplifiée car la nécessité d'opérations complexes telles que la saisie des barres de combustible est éliminée.
La figure 1 est une vue en perspective représentant un premier mode de réalisation d'un équipement d'assemblage de la présente invention, la figure 2 est une vue latérale d'un jeu de combustible classique, la figure 3 est une vue frontale d'une bande utilisée pour former les cellules des grilles, la figure 4 est une vue en coupe transversale d'un jeu de combustible contenant un ensemble de barres de combustible et un ensemble de tubes de guidage maintenant le jeu ensemble, et la figure 5 est une vue partielle agrandie d'une cellule de grille soutenant fermement en elle une barre de combustible.
Le premier mode de réalisation est ci-dessous expliqué en référence à la figure 1.
Dans l'explication ci-dessous, les parties de composant communes au jeu de combustible classique reçoivent les mêmes références numériques et on a omis les explications à leur propos. Dans les descriptions qui suivent, la direction est de référence est la direction de déplacement des barres de combustible qui se déplacent longitudinalement de la gauche vers la droite des figures. Ainsi, la partie de gauche d'une partie de composant est désignée comme le côté entrée et sa partie de droite comme le côté sortie.
L'équipement d'assemblage comprend :
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un magasin 20 à barres de combustible, dont la forme est celle d'un tube rectangulaire et qui loge un ensemble de cylindres 21 de chargement actionnés pneumatiquement (désignés sous le terme de cylindres pneumatiques) de longueur plus courte que celle des barres de combustible 6 et qui sont disposés axialement et en nombre égal à celui des barres de combustible 6 ; des barres de combustible 6 qui sont logées dans le magasin 20 coaxialement aux cylindres pneumatiques 21 et qui sont poussées par les cylindres pneumatiques 21 dans une direction (vers la droite en figure 1) ;
un ensemble de cadres 30 de soutien de grille (ci-dessous désignés sous le terme de soutiens 30 de grille), écartés dans la direction des barres de combustible 6 et destinés à soutenir à détachement libre les grilles 4, les cellules 5 de grille étant tournées en direction des barres de combustible 6 ; un ensemble de rouleaux 40 de soutien de barres de combustible disposées du côté entrée du soutien 30 de grille (c'est-à-dire entre un cadre 30 de soutien et le magasin 20 à barres de combustible), fournissant un soutien inférieur aux barres de combustible 6 quittant le magasin 20 de barres de combustible et pénétrant dans les cellules 5 de grille pour empêcher les barres 6 de s'affaisser ;
un mandrin évaseur 50 qui est inséré sans l'espace intérieur des tubes de guidage 3 disposés sur les cellules 5 de grille et utilisé pour évaser les tubes de guidage 3 ; un mécanisme de levage 60 qui non seulement soutient le soutien 30 de grille mais remplit la fonction de lever le jeu de combustible en une position verticale lorsque l'assemblage est terminé ; et une butée 70 disposée du côté sortie (côté droit en figure 1) du soutien 30 de grille situé en la position la plus éloignée du magasin 20 de barres de combustible.
Un dispositif 22 de branchement de l'alimentation pneumatique est disposé du côté entrée (du côté gauche en figure 1) du magasin 20 de barres de combustible, auquel est reliée une unité 23 d'alimentation pneumatique, via des conduites d'alimentation 23a-23b destinées à alimenter en air sous une pression donnée le dispositif 22 de branchement de l'alimentation pneumatique.
Le dispositif 22 de branchement de l'alimentation pneumatique est construit de
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telle sorte que l'alimentation pneumatique provenant de l'unité 23 d'alimentation pneumatique puisse être injectée sélectivement dans des cylindres pneumatiques 21 de manière à repousser des barres de combustible 6 particulières situées dans le magasin 20 de barres de combustible.
Les rouleaux de soutien 40 disposés du côté sortie du magasin 20 de barres de combustible sont constitués d'un rouleau libre 41 et d'un rouleau d'entraînement 42 disposés sur la partie supérieure d'un socle de soutien 61 du mécanisme de levage 60.
Le rouleau libre 41 comprend : un cadre 41 a de rouleau libre soutenant à rotation libre le rouleau libre 41 ; un soutien fileté 41 b fournissant un soutien vertical librement déplaçable au cadre 41 a ; et un cylindre libre 41 b qui déplace le soutien fileté 41 b transversalement à la direction des barres de combustible 6, via un plateau de socle 41 c.
Le rouleau d'entraînement 42 est soutenu à rotation libre par un cadre 42a de rouleau d'entraînement disposé dans la région latérale du socle de soutien 61 du mécanisme de levage 60 et est entraîné par un entraînement externe. Le cadre 42a de rouleau d'entraînement est soutenu à déplacement vertical libre à l'aide d'un soutien fileté 42b.
L'extrémité du bout (extrémité de gauche en figure 1) de chacun des mandrins évaseurs 50 est dotée d'un dispositif évaseur connu destiné à évaser le tube de guidage 3. Les mandrins sont disposés dans le socle de mandrin 51 à déplacement libre dans la direction des barres de combustible 6 de manière à pouvoir être insérés dans les tubes de guidage 3.
Le mécanisme de levage 60 comprend : un plateau tournant de socle 61 disposé du côté sortie (à droite en figure 1) du magasin 20 à barres de combustible et s'étendant dans la direction de la barre 6 de combustible. Un mécanisme tournant
62 disposé en dessous de l'extrémité côté entrée du socle tournant 61 et destiné à faire tourner le mécanisme 60 de levage depuis une position horizontale vers une position verticale.
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La butée 70 comprend : un plateau rectangulaire de positionnement 71 disposé du côté sortie du soutien 30 de grille le plus éloigné du magasin 20 de barres de combustible ; et un cylindre 72 de butée qui déplace transversalement le plateau de positionnement 71.
Le fonctionnement de l'équipement d'assemblage possédant la structure cidessus décrite est décrit ci-dessous.
Une grille 4 est installée dans chacun des soutiens 30 de grille de telle sorte que les cellules 5 de grille soient tournées en direction des barres de combustible 6.
Une clavette est alors insérée dans chacune des cellules 5 de grille de manière à désactiver le ressort 10. A l'aide du soutien fileté 41 b-42b, t'extrémité supérieure des rouleaux de soutien 41-42 est réglée pour se trouver à peu près à la même hauteur que les cellules 5 situées le plus haut dans les grilles 4.
Ensuite, de l'air à une pression choisie est injecté depuis l'unité 23 d'alimentation pneumatique dans le mécanisme 22 de branchement de l'alimentation pneumatique et ensuite la pression pneumatique est appliquée uniquement sur les cylindres pneumatiques 21 disposés au niveau plus élevé du magasin 20 de barres de combustible.
Par cette étape, seules les barres de combustible 6 disposées au niveau le plus élevé du magasin 20 de barres de combustible sont poussées en direction de la grille 4.
Les barres de combustible 6 poussées vers l'avant sont soutenues sur leur surface inférieure par le rouleau libre 41 et sont insérées dans chacune des cellules 5 correspondantes de la grille 4. Les barres de combustible 6 sont ensuite soutenues et entraînées plus loin vers l'avant à l'aide des rouleaux d'entraînement 42, et pénètrent les cellules 5 de la grille 4 suivante.
Selon le mode de réalisation présenté, il est possible d'empêcher que le bout des barres de combustible 6 poussées en avant hors du magasin 20 de barres de combustible vers les grilles 4 de s'affaisser vers le bas du fait de leur propre poids, grâce au soutien fourni par le rouleau libre 41 ainsi que par les rouleaux
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d'entraînement 42. Si le bout d'une barre de combustible 6 s'affaissait, il existe un risque de provoquer de fines griffes à la surface de la barre de combustible 6 à cause des interférences mécaniques de la barre de combustible avec les bandes 7 formant les grilles 4. Un avantage de l'équipement présenté dans le mode de réalisation ci-dessus est qu'une telle situation est empêchée, ce qui améliore la qualité du jeu de combustible.
Les barres de combustible 6 situées le plus haut sont donc progressivement insérées dans les cellules 5 des différentes grilles 4, et les bouts des barres de combustible viennent buter contre le plateau de positionnement 71 de la butée 70, ce qui positionne les barres de combustible 6 les plus élevées dans le jeu de combustible.
Ensuite, le mécanisme 22 de branchement de l'alimentation pneumatique est à nouveau actionné et la pression pneumatique alimentant les cylindres 21 les plus élevés débranchée, ensuite les vis filetées 41 b-42b sont abaissées pour aligner la partie supérieure des rouleaux 41-42 sur la position inférieure des grilles 4 du second niveau le plus élevé des cellules 5 des grilles 4.
Ensuite, en actionnant le mécanisme 22 de branchement de l'alimentation pneumatique, la pression pneumatique est appliquée au cylindre 22 disposé sur le second niveau du magasin 20 de barres à combustible. En suivant la même procédure que celle présentée pour les barres de combustible 6 les plus élevées, les barres de combustible 6 du second niveau sont insérées dans les cellules 5 correspondantes des grilles 4.
En répétant la séquence d'actions ci-dessus décrite pour d'autres barres de combustible 6 situées à d'autres niveaux du magasin 20 de barres de combustible, toutes les barres de combustible sont transférées dans les cellules
5 des grilles 4 depuis le magasin 20 de barres de combustible.
Selon l'équipement du mode de réalisation, il est possible d'insérer progressivement toutes les barres de combustible 6 dans les cellules 5 successives des grilles en actionnant uniquement le mécanisme 22 de branchement de l'alimentation pneumatique, ce qui permet de simplifier la
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structure de l'équipement d'assemblage de manière significative par rapport à l'appareil d'assemblage classique basé sur des dispositifs tels que des barres d'insertion par traction.
En outre, pour l'insertion des barres de combustible 6, il est uniquement nécessaire d'actionner l'unité 23 d'alimentation pneumatique sans qu'il soit nécessaire d'entreprendre des opérations supplémentaires telles que l'accrochage de la barre de combustible 6 requise dans le système d'insertion des barres par traction.
Lorsque les barres de combustible 6 ont été insérées dans les grilles 4, les étapes de fonctionnement suivent la procédure classique, telle que l'enlèvement des clavettes hors des grilles 4, permettant au ressort 10 d'entrer en contact avec la surface des barres de combustible 6, ce qui immobilise fermement les barres de combustible 6 dans leur position relative prescrite dans les grilles 4.
Ensuite, le magasin 20 à barres de combustible est enlevé de l'équipement d'assemblage et le nombre prescrit de tube de guidage 3 est inséré dans les cellules 5 particulières des grilles 4 et les tubes de guidage 3 sont évasés par recours au mandrin évaseur 50, ce qui immobilise les tubes de guidage 3 sur les grilles 3.
Ensuite, le cylindre 41 d libre fixé au rouleau libre 41 est rétracté pour retirer le rouleau libre 41 de la face avant de grille 4, le mécanisme de levage 62 du socle tournant 61 est actionné pour relever la base tournante 61 en même temps que le cadre 42a de rouleau libre et le soutien fileté 42b, et le jeu de combustible vers une position verticale, et pour enlever le jeu de combustible de l'équipement d'assemblage et le transférer ailleurs en un emplacement prescrit.
Dans le mode de réalisation présenté ci-dessus, les cylindres actionnés pneumatiquement ont été utilisés comme exemples de cylindres actionnés par fluide, mais il est clair que des cylindres actionnés hydrauliquement peuvent fonctionner tout aussi bien.
La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier présenté
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ci-dessus et comprend d'autres variantes.