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"Appareil automatique pour détacher un dispositif de clavettes utilisé pour l'assemblage d'ensembles combustibles".
Domaine industriel de l'invention
Cette invention se rapporte à un appareil automatique destiné à détacher un dispositif de clavettes qui est utilisé pour l'insersion des barres de combustible, etc., dans un ensemble de grilles qui supporte un ensemble combustible dans un réacteur à eau sous pression.
Etat antérieur de la technique
En général, dans un ensemble combustible nucléaire dont un exemple typique est représenté à la figure 9, afin qu'une multiplicité de barres de combustible 29 puissent être mutuellement écartées d'une distance nécessaire et retenues de façon sûre entre une tubulure supérieure 30 et une tubulure inférieure 31 et, en conséquence, puissent offrir suffisamment leurs performances sans aucun problème pendant le fonctionnement d'un réacteur nucléaire, une pluralité de grilles S pour supporter les barres de combustible sont disposées dans la direction longitudinale.
Chacune des grilles porteuses comporte une multiplicité de cellules séparées par des éléments de grille et dans lesquelles des barres de combustible respectives, en même temps que des tubes de chaussette de guidage de barres de réglage agencés partiellement dans la place, sont alignées parallèlement l'une à l'autre, tout en gardant un intervalle nécessaire entre les barres de combustible pour retirer de la chaleur dissipée en provenance des surfaces des barres de combustible, les grilles servant à assurer l'écoulement
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d'un fluide caloporteur.
En général, chaque grille est fabriquée par travail à la presse d'une mince plaque d'Inconel (superalliage de fer, de chrome et de nickel) dans une forme requise en procurant des saillies 33 élastiques ou qui peuvent se retirer, pour retenir élastiquement une barre de combustible dans chaque cellule 32, et des saillies rigides ou immobiles 34, comme cela est indiqué aux figures 7A et 7B, qui forment des encoches pour réaliser des plaques de grille, en ajustant les plaques de grille par entrecroisement longitudinal et transversal sur une grille et en liant entre eux par des moyens métallurgiques, par exemple par soudage, etc., leurs éléments qui se croisent.
Lorsque des barres de combustible de ce genre, à retenir par les saillies élastiques et les saillies rigides dans chaque cellule de la grille seront insérées ou extraites (introduites ou sorties), il est souhaitable que les saillies élastiques soient retirées de façon que les barres de combustible puissent ne pas être endommagées par contact avec les saillies.
A cette fin, par exemple différents dispositifs de clavette ont été utilisés jusqu'à présent, un exemple de cela est exposé dans le JA-A-54- 44360 (1979), tel que cela est montré aux figures 8A, 8B. C'est-à-dire qu'avant insertion ou retrait de barres de combustible dans ou hors des grilles, des éléments de clavette K qui ont chacun une pluralité de parties protubérantes 35, adaptées aux distances entre des encoches SI formées aux coins des cellules 32, sont insérées dans les cellules 32 à travers les encoches SI, les parties protubérantes étant situées verticalement, et ensuite tournées de 900 pour appuyer les parties protubérantes 35 contre des zones marginales 36 autour des encoches, en pressant par conséquent les saillies élastiques 33 par leurs bords,
et par cela le dispositif de clavettes est fixé et un espace libre pour chaque
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barre de combustible à entrer ou à sortir dans un état sans contact est assuré dans chaque cellule 32.
Les éléments de clavette sont insérés, dans deux directions perpendiculaires de la grille, à travers les cellules formées en carré, en rangées et colonnes, donc dans le nombre de rangées multiplié par celui des colonnes. Afin de diriger le travail d'insertion dans la direction horizontale, les éléments de clavette situés maintenant horizontalement doivent être tournés pour une autre insertion dans la direction horizontale. A ce jour, le travail de rotation a été exécuté manuellement par deux opérateurs qui coopèrent pour faire tourner les éléments de clavette, à l'état inséré, par les deux côtés de ceux-ci, afin d'éviter leur rupture.
Dans cette opération, lorsque les éléments de clavette sont insérés, le travail de rotation précité est possible puisque les grilles ne sont pas encore fixées. Cependant, lorsque les éléments de clavette sont extraits, les grilles sont fixées avec des gabarits pour fixer l'ensemble combustible, après que les barres de combustible sont chargées. En conséquence, il y a le problème que les éléments de clavette insérés en direction horizontale peuvent être tournés par les deux côtés de ceux-ci et extraits mais que les éléments de clavette situés en direction verticale ne peuvent pas être tournés par les deux côtés puisque les gabarits de fixation obstruent le travail de rotation et cela le rend extrêmement difficile pour extraire les éléments de clavette.
Usuellement les éléments de clavette sont insérés au nombre de 26 à 34 pour une grille, en totalisant 7 à 9 grilles pour un ensemble combustible. En conséquence, un travail d'extraction manuelle de ce genre, tel que décrit ci-dessus, ne nécessite pas seulement un travail laborieux et qui prend du temps,
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leurs en raison de l'opération au voisinage proche d'ensembles combustibles. Ceci est un problème majeur, en particulier dans l'assemblage du combustible MOX qui arrive.
En vue des problèmes ci-dessus, cette invention est conçue pour permettre que soit automatisé et rendu efficace le travail d'extraction d'éléments de clavette du genre énoncé ci-dessus et simultanément pour permettre que les doses d'exposition des travailleurs soient minimisées.
En conséquence, un premier objectif de cette invention consiste à prévoir un appareil automatique pour détacher un dispositif de clavettes comportant des éléments de clavette utilisés pour l'assemblage d'ensembles combustibles.
Un autre objectif de l'invention consiste à prévoir un appareil automatique pour détacher un dispositif de clavettes, cet appareil permettant l'assemblage de combustible MOX.
Résumé de l'invention
La présente invention, adaptée aux objectifs cités ci-dessus, réside de façon générale dans un appareil automatique pour détacher un dispositif de clavettes utilisé pour l'assemblage d'ensembles combustibles, le dispositif de clavettes comprenant des éléments de clavette insérés dans des cellules de grilles d'un ensemble combustible, à travers leurs encoches, pour appuyer, de manière à pouvoir être retirés, contre des saillies élastiques dans les cellules, l'appareil comprenant un tambour de montage installé horizontalement et comprenant une pluralité de disques qui y retiennent chacun une grille par ses faces périphériques externes, les disques étant coaxialement reliés et agencés à des intervalles réguliers,
un mécanisme porteur tournant pour supporter le tambour de montage de façon que le tambour puisse tourner autour de
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son axe, et plusieurs paires de mécanismes d'extraction tournants pour faire tourner en coopération, par les deux côtés de ceux-ci, des éléments de clavette situés horizontalement, afin de les libérer des saillies, et pour extraire des grilles les éléments de clavette ainsi libérés.
De façon plus spécifique, cette invention est caractérisée en ce que les mécanismes d'extraction tournants sont équipés chacun d'une pluralité de gabarits de retenue pour retenir de façon amovible des extrémités des éléments de clavette, d'un mécanisme de rotation pour faire tourner les gabarits de retenue autour d'axes des éléments de clavette, et d'un mécanisme coulissant pour amener les gabarits de maintien à avancer ou à reculer suivant la direction des axes des éléments de clavette.
Une autre particularité de cette invention consiste en ce que les mécanismes d'extraction tournants comprennent des mécanismes de rotation, fixés en deux paires à chaque disque, afin de faire tourner des éléments de clavette à partir de leurs deux côtés, et des mécanismes d'extraction agencés indépendamment et le long du côté du tambour de montage, afin de saisir les extrémités des éléments de clavette tournés en conséquence pour les extraire des grilles.
La fonction et le fonctionnement de l'appareil automatique pour détacher un dispositif à clavette suivant la présente invention sont décrits cidessous.
Un nombre requis de grilles qui présentent des éléments de clavette qui y sont insérés, avec les saillies élastiques pressées et retirées, sont retenus dans des disques respectifs. D'abord, le mécanisme porteur tournant est actionné de sorte que, des deux clavettes qui se croisent perpendiculairement dans les grilles, les éléments de clavette d'une direction
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peuvent être localisés horizontalement. Les deux extrémités des éléments de clavette, qui font saillies latéralement à partir des grilles respectives, sont maintenues par les gabarits de maintien des mécanismes d'extraction tournants agencés des deux côtés des disques et les gabarits de maintien sont mis en rotation au moyen des mécanismes de rotation afin de libérer des saillies élastiques les éléments de clavette.
Dans une forme de réalisation où le mécanisme coulissant est monté, un des deux gabarits de maintien retenant chaque élément de clavette à ses deux extrémités est libéré tandis que l'autre gabarit de maintien est déplacé pour reculer, avec l'aide du mécanisme coulissant, en extrayant par cela l'élément de clavette hors de la grille. Les éléments de clavette ainsi extraits mais encore retenus par les autres gabarits de maintien sont alors libérés des autres gabarits de maintien et peuvent être récupérés, par exemple en tombant dans un conteneur situé vers le bas.
Après que l'extraction des éléments de clavette situés en direction horizontale est terminée de cette manière, les éléments de clavette de contrepartie sont aussi orientés horizontalement en faisant tourner le tambour de montage de 900, par le mécanisme porteur tournant. Ensuite, le processus d'extraction tel que décrit ci-dessus est répété avec les autres éléments de clavette.
Dans l'appareil déjà cité, pour détacher, suivant cette invention, dans un exemple où les mécanismes d'extraction tournants d'un dispositif de clavette sont agencés indépendamment des disques, une paire de mécanismes de rotation pour chaque disque agira tandis que dans un autre exemple où les mécanismes de rotation sont fixés aux disques, ils sont montés en deux paires pour chaque fois un disque, en un nombre qui correspond à tous les quatre côtés d'une grille.
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Courte description des dessins
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront des revendications secondaires et de la description des dessins qui sont annexés au présent mémoire et qui illustrent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation particulière de l'appareil suivant l'invention.
La figure 1 est une vue schématique montrant un exemple d'un appareil automatique pour détacher un dispositif de clavettes, suivant la présente invention.
La figure 2 est une vue schématique en perspective montrant un exemple d'un mécanisme d'extraction tournant de la figure 1.
La figure 3 est une vue schématique en perspective montrant un exemple d'un tambour de montage et d'un mécanisme porteur tournant de la figure 1.
La figure 4 est une vue en perspective montrant un exemple de disque de la figure 1.
La figure 5 est une vue en coupe agrandie d'un gabarit de maintien de la figure l, montrant un exemple de mécanisme d'extraction.
La figure 6 est une vue en coupe d'un gabarit de maintien, prise le long de la ligne VI-VI de la figure 5.
La figure 7A et la figure 7B sont respectivement une vue schématique en plan et une vue schématique en élévation d'une cellule de grille.
La figure 8A et la figure 8B sont respectivement une vue schématique en plan et une vue schématique en élévation d'un élément de clavette, montrant celui-ci à l'état inséré dans une cellule.
La figure 9 est une vue schématique montrant un exemple d'un ensemble combustible nucléaire.
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Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Description détaillée de formes de réalisation préférées
L'appareil montré dans la forme de réalisation des figures 1,2 et 3 est équipé d'un tambour de montage 3 dans lequel une pluralité de disques 1 qui y retiennent de façon détachable des grilles respectives S pour un ensemble combustible, par leurs faces périphériques externes, sont couplés coaxialement l'un à l'autre par trois ou quatre barres porteuses de sorte que les grilles respectives sont situées à des positions déterminées par l'ensemble combustible, le tambour de montage étant installé horizontalement, d'un mécanisme porteur tournant 4 afin de supporter le tambour de montage 3 de façon à pouvoir tourner autour de son axe,
et de plusieurs paires de mécanismes d'extraction tournants 8 d'un dispositif de clavettes K agencé indé- pendamment de et des deux côtés de disques 1 respectifs du tambour 3.
Chacun des disques 1 est défini en son centre par une ouverture de montage la afin d'y recevoir une grille S et l'ouverture de montage la présente une profondeur telle que la grille S peut y être retenue dans une situation peu profonde et des encoches SI formées dans la face périphérique externe de la grille S peuvent être exposées au-dessus du disque.
Un ensemble combustible comprend usuellement sept à neuf grilles S dont la distance entre elles doit être strictement conforme à une dimension définie, pour plusieurs raisons. A cette fin, trois à quatre barres porteuses 2 sont introduites à travers des ouvertures dans les disques 1 afin de les fixer en place, en formant ainsi un tambour de montage rigide 3 en tant qu'un tout, comme cela est montré à la figure 3.
Il est essentiel d'utiliser au moins deux barres porteu-
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ses 2 afin d'assurer la rigidité du tambour de montage 3 et de retenir avec précision les intervalles réguliers entre les grilles S.
Le mécanisme porteur tournant 4 comprend, comme cela est représenté à la figure 3, deux rouleaux 9 qui supportent les disques 1 du tambour de montage 3 à leurs parties inférieures, les rouleaux étant disposés parallèlement à l'axe du tambour 3 de sorte qu'ils peuvent tourner, par l'intermédiaire de paliers, sur un chevalet de soubassement 10. Par la rotation des rouleaux 9, par un servomoteur équipé d'un frein, etc., le tambour de montage 3 peut tourner en étant centré sur l'axe qui relie les centres des grilles S, peut être arrêté et peut être fixé dans des positions souhaitées.
Dans l'exemple représenté aux figures 1, 2, les mécanismes d'extraction tournants 8 sont agencés indépendamment des disques 1. A la figure 2, les mécanismes d'extraction tournants 8 sont munis chacun d'un mécanisme de rotation 6 pour les éléments de clavette K utilisés dans une grille et, en outre, un mécanisme de rotation 6'pour des éléments de clavette K'externes utilisés sur les faces périphériques externes d'une grille.
Les mécanismes d'extraction tournants 8 sont agencés par paires des deux côtés des disques 1 du tambour de montage 3, comme cela est représenté à la figure 1, et chacun est muni, dans l'exemple de la figure 2, de huit gabarits de maintien 5 (partiellement supprimés) qui maintiennent de façon détachable à leurs extrémités un demi groupe supérieur d'éléments de clavette K de la grille S, du mécanisme de rotation 6 pour faire tourner les gabarits de maintien 5 autour des axes des éléments de clavette K, et d'un mécanisme coulissant 7 pour déplacer les gabarits de maintien 5 et le mécanisme de rotation 6 vers l'arrière et vers
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l'avant dans la direction des axes des éléments de clavette K.
La pièce de maintien des gabarits de maintien 5 respectifs comprend un corps de tige 12 avec une entaille 11 et un trou rond 13 percé verticalement à travers le corps de tige, deux ressorts 14 ayant des billes à leurs extrémités et étant insérés dans le trou rond 13 et une goupille en forme de C 15 étant fixée aux ressorts depuis l'extérieur, comme cela est indiqué aux figures 5 et 6. Les gabarits de maintien 5 servent à y monter à l'intérieur de l'élément de clavette K, à son extrémité, façonnée avec une rainure en raison d'un mécanisme de déclic, et, lors d'une extraction, à détacher automatiquement les éléments de clavette K par une sollicitation exercée sur lui lorsque la clavette est attrapée par une partie de la grille.
La gabarit de maintien 5 comporte en outre une broche 17 pour pousser vers l'extérieur l'élément de clavette afin de le libérer comme cela est représenté à la figure 6. La broche d'éjection 17 agit pour éjecter de l'intérieur l'élément de clavette K extrait à l'aide du gabarit de maintien 5, et pour désaccoupler par cela le gabarit de maintien 5 de l'élément de clavette K. La broche d'éjection 17 est adaptée pour être commandée, par exemple au moyen d'un cylindre (non représenté) par l'intermédiaire d'une crémaillère verticale 18, d'une crémaillère latérale 19 et d'un pignon d'engrenage 20 entre les deux crémaillères, comme cela est représenté à la figure 2.
Le mécanisme de rotation 6 est représenté à la figure 2 dans laquelle des extrémités proximales des gabarits de maintien 5 supportés, de façon à pouvoir tourner, par un pilier porteur 21 sont adjointes, à travers des plaques de liaison 22, à un cylindre 23 pour faire tourner les éléments de clavette K qui entourent l'intérieur. Ce cylindre sert à déplacer vers le haut
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l'intérieur. Ce cylindre sert à déplacer vers le haut et vers le bas les plaques de liaison 22 par une de leurs extrémités, afin de faire tourner par cela les gabarits de maintien 5, fixés aux plaques de liaison par leurs autres extrémités, d'environ 900 autour des axes des éléments de clavette K maintenus par les gabarits de maintien.
Le mécanisme coulissant 7, comme cela est aussi montré à la figure 2, peut déplacer les gabarits de maintien 5 et le mécanisme de rotation 6, en arrière et en avant, suivant les axes des éléments de clavette K, par un étage de rotation 24 qui est décrit plus tard. Dans l'exemple représenté, un servomoteur 25 et une courroie dentée 26 sont utilisés comme force d'entraînement. Le mécanisme coulissant 7 peut avancer ou reculer au moins dans la longueur d'éléments de clavette K, afin de permettre l'extraction des éléments de clavette en dehors de la grille, et il peut adapter leur maintien dans les gabarits de maintien 5.
L'étage tournant 24 précité sert à faire tourner, dans le sens des aiguilles d'une montre, d'approximativement 900 depuis la situation représentée à la figure 2, les gabarits de maintien 5 et le mécanisme de rotation 6 et le mécanisme de rotation 6'et les gabarits de maintien 5', en étant entraîné au moyen d'un cylindre 27 pour faire tourner l'étage.
Le mouvement de rotation des gabarits de maintien 5 pour des éléments de clavette internes, et du mécanisme de rotation 6 a lieu pour permettre que les clavettes K extraites tombent dans un conteneur (non représenté) situé en dessous du poste, après le mouvement. Il est en outre possible de faire tourner dans le sens des aiguilles d'une montre le mécanisme de rotation 6', pour des clavettes K'qui entourent l'extérieur, d'approximativement 900 à partir de la position montrée à la figure 2, pour par cela diriger les gabarits de
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maintien 5'vers la grille et maintenir et faire tourner les clavettes externes K'.
Les clavettes externes K', comme cela est proposé par le déposant du JP-A-3-199998 (1998), sont en prise avec des saillies élastiques, sur la face la plus périphérique de la grille S, au moyen de gabarits en forme de U en section transversale, afin d'attacher des clavettes externes et elles sont tournées d'approximativement 900 tout en tirant et par cela les saillies élastiques sont maintenues dans une position expansée vers l'extérieur. En conséquence, les éléments de clavette externes K'peuvent être libérés automatiquement de leur prise avec les saillies les plus externes, sans aucune étape d'extraction, simplement en faisant tourner d'approximativement 900, à la différence du cas des éléments de clavette internes K.
Le mécanisme de rotation 6'et les gabarits de maintien 5'des clavettes externes ont ainsi des constructions similaires au mécanisme de rotation 6 et gabarits de maintien 5 des clavettes internes.
Un exemple d'un procédé pour utiliser l'appareil automatique afin de détacher un dispositif de clavettes et appartenant à cette invention est décrit ci-dessous.
(1) D'abord, on nombre requis de grilles S, dont des saillies élastiques sont pressées par l'insertion d'un dispositif de clavettes K, sont maintenues sur des disques respectifs 1 du tambour de montage 3 et ensuite le mécanisme porteur tournant 4 est actionné de sorte que parmi les clavettes qui se croisent perpendiculairement dans les grilles, les clavettes K d'une direction puissent être situées horizontalement. Dans cette position, le tambour de montage est fixé. Les mécanismes d'extraction tournants 8 agencés des deux côtés des disques 1 sont actionnés. C'est-à-dire que le mécanisme coulissant 7 est actionné et que, des quinze clavettes
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dans chacun des mécanismes 8, les huit clavettes supérieures sont montées et maintenues à leurs deux extrémités dans des gabarits de maintien 5 correspondants (figure 2).
(2) Les mécanismes de rotation 6 sont actionnés pour faire tourner d'approximativement 900 les clavettes K ainsi maintenues et les gabarits de maintien 5 d'un côté des disques sont détachés des clavettes K, et concurremment à cela les autres gabarits de maintien 5 de l'autre côté sont amenés à reculer pour extraire les clavettes K des grilles S. Après avoir confirmé le nombre de clavettes, l'étage tournant 24 est tourné pour transporter les clavettes extraites jusqu'à un poste déterminé. Là, les clavettes K sont libérées des gabarits de maintien 5, au moyen des broches d'éjection 17, et peuvent tomber vers le bas.
Au cas où des clavettes courtes, qui ont la moitié de la longueur des clavettes standards, sont utilisées, des clavettes courtes respectives sont extraites en direction des deux côtés au moyen de mécanismes d'extraction et elles peuvent tomber vers le bas de la même manière que cidessus.
(3) Après annulation de la fixation du tambour de montage 3, le tambour est tourné de 900 et à nouveau fixé. Les clavettes prenant ainsi une orientation horizontale sont soumises à la rotation, l'extraction et la libération suivant la même procédure que celle des étapes (1), (2) ci-dessus, par rapport aux fractions supérieures de huit clavettes (ou seize clavettes courtes).
(4) Le tambour de montage 3 est à nouveau tourné dans le même sens, de 900 comme avant, et est fixé en place. A ce moment, les grilles sont positionnées exactement verticalement à l'opposé de la situation des grilles à l'étape (1) ci-dessus. En conséquence, les sept clavettes restantes sont situées de façon à corres-
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pondre aux gabarits de maintien 5 de chaque mécanisme d'extraction tournant 8. La rotation, l'extraction et la libération des sept clavettes K (ou quatorze clavettes courtes) sont exécutées suivant la même procédure qu'aux étapes (1), (2) ci-dessus.
(5) Le tambour de montage 3 est encore tourné de 900 dans le même sens que ci-dessus et est fixé en place, et les grilles prennent une position précisément verticalement opposée à la position des grilles à l'étape (2) ci-dessus. Les sept clavettes K restantes pour chacun des mécanismes 8 subissent de la même façon la rotation, l'extraction et la libération des étapes (1), (2) ci-dessus. De cette manière, l'extraction des clavettes internes K est terminée.
(6) Ensuite, les étages tournants 24 sont actionnés pour orienter les gabarits de maintien 5', pour les clavettes externes, vers la grille S afin de faire tourner les clavettes périphériques externes K'. C'est- à-dire que les gabarits de maintien 5'sont avancés par les mécanismes coulissants 7 afin d'y adapter à l'intérieur, par leurs parties d'extrémité, toutes les clavettes externes K'situées horizontalement. A ce moment, les clavettes externes K'attachées aux parois verticales périphériques de la grille sont tournées de la même façon par les mécanismes d'extraction tournants 8.
(7) En faisant tourner les gabarits de maintien 5' au moyen des mécanismes de rotation 6', toutes les
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clavettes externes K'dans la position horizontale sont déconnectées. Puisque les clavettes externes K'étaient en prise avec les saillies des parois environnantes les plus externes des grilles, d'une manière élastique, elles peuvent être libérées d'elles-mêmes des grilles lorsqu'elles sont dégagées par la rotation de 900.
Après avoir confirmé le nombre de clavettes externes K', les gabarits de maintien 5'sont amenés à reculer avec les mécanismes coulissants 7 et les
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clavettes externes K'sont libérées des gabarits de maintien 5'afin de pouvoir tomber vers le bas.
(8) La fixation du tambour de montage 3 est annulée et le tambour 3 est tourné de 900 et fixé en place.
Dans cette position où les autres clavettes externes K' sont situées horizontalement, elles sont détachées en répétant les étapes de travail (6), (7) ci-dessus.
Ainsi il est terminé de détacher toutes les clavettes internes et externes attachées aux grilles S.
Suivant les étapes précédentes, un dispositif de clavettes utilisé pour le montage des grilles d'un ensemble combustible peut être détaché.
En exécutant l'opération de séparation, il est avantageux de faire fonctionner l'appareil de séparation au moyen d'une commande automatique, en utilisant un dispositif de commande à distance. Les gabarits de maintien peuvent être prévus en un nombre adapté au nombre de clavettes insérées.
Ainsi, comme cela est décrit jusqu'ici, l'appareil automatique pour détacher un dispositif de clavettes comporte un tambour de montage, installé horizontalement et maintenant un nombre requis de grilles agencées coaxialement à des intervalles réguliers, un mécanisme porteur tournant pour supporter le tambour de façon à pouvoir le faire tourner autour de son axe et des paires de mécanismes d'extraction tournants pour faire tourner en coopération, par les deux côtés, les éléments de clavette situés horizontalement et pour les extraire des grilles, et il est caractérisé en ce que les mécanismes d'extraction tournants comprennent chacun des gabarits de maintien pour maintenir de façon libérable une extrémité des clavettes,
un mécanisme de rotation pour faire tourner les gabarits de maintien autour des axes des clavettes et un mécanisme coulissant pour déplacer les gabarits de maintien vers
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l'avant et vers l'arrière par rapport aux éléments de clavette.
Puisque les clavettes, qui sont insérées dans les grilles dans deux directions qui se coupent perpendiculairement, sont ainsi amenées dans une position horizontale et tournées à partir de leurs deux côtés, la séparation des clavettes est considérablement facilitée. De plus, l'opération de séparation peut être automatisée avec une équipement qui permet un accroissement d'efficacité et une économie de travail. En conséquence, il est possible de diminuer de façon importante la dose d'exposition d'opérateurs et en conséquence, de faire face à un ensemble de combustible MOX du futur.
De plus, là où les mécanismes d'extraction tournants sont séparés des disques du tambour de montage, il est possible de diminuer le nombre de mécanismes de rotation de la moitié par rapport à celui de la forme de réalisation dans laquelle les mécanismes de rotation sont fixés à chaque disque conformément à tous les quatre côtés de la grille. En conséquence, le coût de tout l'appareil peut être réduit ; une manipulation du tambour de montage et un travail d'assemblage des ensembles combustibles ainsi que la maintenance de l'appareil sont facilités parce qu'aucun mécanisme compliqué n'est présent dans le tambour de montage.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre de la présente invention.
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"Automatic device for detaching a key device used for assembling fuel assemblies".
Industrial field of the invention
This invention relates to an automatic apparatus for detaching a key device which is used for the insertion of fuel rods, etc., into a set of grids which supports a fuel set in a pressurized water reactor.
Prior state of the art
In general, in a nuclear fuel assembly, a typical example of which is shown in FIG. 9, so that a multiplicity of fuel rods 29 can be mutually separated by a necessary distance and securely retained between an upper nozzle 30 and a lower manifold 31 and, therefore, can offer their performance sufficiently without any problem during the operation of a nuclear reactor, a plurality of grids S for supporting the fuel rods are arranged in the longitudinal direction.
Each of the supporting grids comprises a multiplicity of cells separated by grid elements and in which respective fuel rods, at the same time as sock tubes for adjusting rod guide bars partially arranged in the square, are aligned in parallel one to the other, while maintaining a necessary gap between the fuel rods to remove dissipated heat from the surfaces of the fuel rods, the grids serving to ensure the flow
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of a heat transfer fluid.
In general, each grid is made by press work from a thin plate of Inconel (superalloy of iron, chromium and nickel) in a shape required by providing elastic or removable protrusions 33 to retain elastically a fuel rod in each cell 32, and rigid or stationary projections 34, as indicated in FIGS. 7A and 7B, which form notches for making grid plates, by adjusting the grid plates by longitudinal and transverse interlacing on a grid and by linking together by metallurgical means, for example by welding, etc., their elements which intersect.
When fuel rods of this kind, to be retained by the elastic projections and the rigid projections in each cell of the grid will be inserted or extracted (inserted or taken out), it is desirable that the elastic projections are removed so that the bars fuel may not be damaged by contact with projections.
For this purpose, for example, various key devices have been used so far, an example of which is set forth in JA-A-54- 44360 (1979), as shown in Figures 8A, 8B. That is to say that before insertion or removal of fuel rods in or out of the grids, key elements K which each have a plurality of protruding parts 35, adapted to the distances between the notches SI formed at the corners of the cells 32, are inserted into the cells 32 through the notches SI, the protruding parts being situated vertically, and then rotated by 900 to press the protruding parts 35 against marginal areas 36 around the notches, consequently pressing the elastic projections 33 by their edges,
and by this the key device is fixed and a free space for each
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fuel rod to enter or exit in a contactless state is ensured in each cell 32.
The key elements are inserted, in two perpendicular directions of the grid, through the cells formed in square, in rows and columns, therefore in the number of rows multiplied by that of the columns. In order to direct the insertion work in the horizontal direction, the key elements now located horizontally must be turned for another insertion in the horizontal direction. To date, the rotation work has been performed manually by two operators who cooperate to rotate the key elements, in the inserted state, by the two sides of them, in order to prevent them from breaking.
In this operation, when the key elements are inserted, the aforementioned rotational work is possible since the grids are not yet fixed. However, when the key elements are removed, the grates are fixed with templates to fix the fuel assembly, after the fuel rods are loaded. Consequently, there is the problem that the key elements inserted in the horizontal direction can be turned by both sides thereof and extracted but the key elements located in the vertical direction cannot be turned by the two sides since the fixing templates obstruct the rotation work and this makes it extremely difficult to extract the key elements.
Usually the key elements are inserted 26 to 34 for a grid, totaling 7 to 9 grids for a fuel assembly. As a result, such manual extraction work, as described above, does not only require laborious and time consuming work,
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their due to the operation in the close vicinity of fuel sets. This is a major problem, particularly in the assembly of incoming MOX fuel.
In view of the above problems, this invention is designed to allow the extraction of key elements of the kind set out above to be automated and made efficient, and simultaneously to allow the doses of exposure of workers to be minimized. .
Consequently, a first objective of this invention consists in providing an automatic device for detaching a key device comprising key elements used for assembling fuel assemblies.
Another objective of the invention consists in providing an automatic device for detaching a key device, this device allowing the assembly of MOX fuel.
Summary of the invention
The present invention, adapted to the objectives mentioned above, generally resides in an automatic device for detaching a key device used for the assembly of fuel assemblies, the key device comprising key elements inserted in the cells of grids of a fuel assembly, through their notches, for pressing, so that they can be removed, against elastic protrusions in the cells, the apparatus comprising a mounting drum installed horizontally and comprising a plurality of discs which each hold therein a grid by its external peripheral faces, the disks being coaxially connected and arranged at regular intervals,
a rotating carrying mechanism for supporting the mounting drum so that the drum can rotate around
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its axis, and several pairs of rotating extraction mechanisms for rotating, by the two sides of these, key elements located horizontally, in order to free them from the projections, and for extracting the key elements from the grids thus released.
More specifically, this invention is characterized in that the rotating extraction mechanisms are each equipped with a plurality of retaining jigs for removably retaining the ends of the key elements, with a rotation mechanism for rotating the retaining jigs around axes of the key elements, and of a sliding mechanism for causing the holding jigs to advance or retreat along the direction of the axes of the key elements.
Another feature of this invention is that the rotating extraction mechanisms include rotation mechanisms, attached in two pairs to each disc, in order to rotate key elements from their two sides, and rotation mechanisms. extraction arranged independently and along the side of the mounting drum, in order to grip the ends of the key elements turned accordingly to extract them from the grids.
The function and operation of the automatic device for detaching a key device according to the present invention are described below.
A required number of grids which have key elements inserted therein, with the elastic protrusions pressed and removed, are retained in respective discs. First, the rotating carrying mechanism is actuated so that, of the two keys which cross perpendicularly in the grids, the key elements of a direction
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can be located horizontally. The two ends of the key elements, which protrude laterally from the respective grids, are held by the holding jigs of the rotating extraction mechanisms arranged on both sides of the discs and the holding jigs are rotated by means of the mechanisms. of rotation in order to release elastic projections from the key elements.
In an embodiment where the sliding mechanism is mounted, one of the two holding templates holding each key element at its two ends is released while the other holding template is moved to move back, with the help of the sliding mechanism, thereby extracting the key element from the grid. The key elements thus extracted but still retained by the other holding jigs are then released from the other holding jigs and can be recovered, for example by falling into a container located downwards.
After the extraction of the key elements located in the horizontal direction is completed in this manner, the counterpart key elements are also oriented horizontally by rotating the mounting drum 900, by the rotating carrier mechanism. Then the extraction process as described above is repeated with the other key elements.
In the aforementioned apparatus, for detaching, according to this invention, in an example where the rotating extraction mechanisms of a key device are arranged independently of the discs, a pair of rotation mechanisms for each disc will act while in a another example where the rotation mechanisms are fixed to the discs, they are mounted in two pairs for each disc, in a number which corresponds to all four sides of a grid.
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Short description of the drawings
Other details and particularities of the invention will emerge from the secondary claims and from the description of the drawings which are annexed to the present specification and which illustrate, by way of nonlimiting example, a particular embodiment of the apparatus according to invention.
Figure 1 is a schematic view showing an example of an automatic device for detaching a key device, according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of a rotating extraction mechanism from FIG. 1.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of a mounting drum and a rotating support mechanism of FIG. 1.
FIG. 4 is a perspective view showing an example of a disc in FIG. 1.
Figure 5 is an enlarged sectional view of a holding template of Figure 1, showing an example of an extraction mechanism.
FIG. 6 is a sectional view of a holding template, taken along the line VI-VI of FIG. 5.
FIG. 7A and FIG. 7B are respectively a schematic plan view and a schematic elevation view of a grid cell.
FIG. 8A and FIG. 8B are respectively a schematic plan view and a schematic elevation view of a key element, showing the latter in the state inserted in a cell.
Figure 9 is a schematic view showing an example of a nuclear fuel assembly.
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In the various figures, the same reference notations designate identical or analogous elements.
Detailed description of preferred embodiments
The apparatus shown in the embodiment of Figures 1,2 and 3 is equipped with a mounting drum 3 in which a plurality of discs 1 which detachably detach therefrom respective grids S for a combustible assembly, by their faces external devices, are coaxially coupled to one another by three or four support bars so that the respective grids are located at positions determined by the fuel assembly, the mounting drum being installed horizontally, of a support mechanism turning 4 in order to support the mounting drum 3 so that it can rotate around its axis,
and of several pairs of rotary extraction mechanisms 8 of a key device K arranged independently of and on the two sides of respective discs 1 of the drum 3.
Each of the discs 1 is defined at its center by a mounting opening la in order to receive a grid S therein and the mounting opening has a depth such that the grid S can be retained there in a shallow situation and notches IF formed in the external peripheral face of the grid S can be exposed above the disc.
A fuel assembly usually comprises seven to nine grids S, the distance between them must be strictly in accordance with a defined dimension, for several reasons. To this end, three to four loadbars 2 are introduced through openings in the discs 1 to secure them in place, thereby forming a rigid mounting drum 3 as a whole, as shown in the figure 3.
It is essential to use at least two support bars.
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ses 2 in order to ensure the rigidity of the mounting drum 3 and to accurately retain the regular intervals between the grids S.
The rotating carrying mechanism 4 comprises, as shown in FIG. 3, two rollers 9 which support the disks 1 of the mounting drum 3 at their lower parts, the rollers being arranged parallel to the axis of the drum 3 so that they can rotate, by means of bearings, on a base easel 10. By the rotation of the rollers 9, by a servomotor equipped with a brake, etc., the mounting drum 3 can rotate while being centered on the axis which connects the centers of the grids S, can be stopped and can be fixed in desired positions.
In the example shown in Figures 1, 2, the rotating extraction mechanisms 8 are arranged independently of the discs 1. In Figure 2, the rotating extraction mechanisms 8 are each provided with a rotation mechanism 6 for the elements key K used in a grid and, in addition, a rotation mechanism 6 ′ for external key elements K ′ used on the external peripheral faces of a grid.
The rotating extraction mechanisms 8 are arranged in pairs on both sides of the disks 1 of the mounting drum 3, as shown in FIG. 1, and each is provided, in the example of FIG. 2, with eight templates. holding 5 (partially removed) which detachably hold at their ends an upper half group of key elements K of the grid S, of the rotation mechanism 6 for rotating the holding jigs 5 around the axes of the key elements K , and a sliding mechanism 7 for moving the holding jigs 5 and the rotation mechanism 6 backwards and towards
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the front in the direction of the axes of the key elements K.
The holding part of the respective holding jigs 5 comprises a rod body 12 with a notch 11 and a round hole 13 drilled vertically through the rod body, two springs 14 having balls at their ends and being inserted in the round hole 13 and a C-shaped pin 15 being fixed to the springs from the outside, as indicated in FIGS. 5 and 6. The holding jigs 5 are used to mount them inside the key element K, to its end, shaped with a groove due to a click mechanism, and, during an extraction, to automatically detach the key elements K by a stress exerted on it when the key is caught by a part of the grid.
The holding template 5 further comprises a pin 17 for pushing out the key element in order to release it as shown in FIG. 6. The ejection pin 17 acts to eject from the inside the key element K extracted using the holding template 5, and thereby uncoupling the holding template 5 from the key element K. The ejection pin 17 is adapted to be controlled, for example by means of d a cylinder (not shown) by means of a vertical rack 18, a lateral rack 19 and a gear pinion 20 between the two racks, as shown in FIG. 2.
The rotation mechanism 6 is represented in FIG. 2 in which proximal ends of the holding jigs 5 supported, so as to be able to rotate, by a support pillar 21 are added, through connection plates 22, to a cylinder 23 for rotate the key elements K which surround the interior. This cylinder is used to move up
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the interior. This cylinder is used to move up and down the connection plates 22 by one of their ends, in order to thereby rotate the holding jigs 5, fixed to the connection plates by their other ends, about 900 around axes of the key elements K held by the holding templates.
The sliding mechanism 7, as also shown in FIG. 2, can move the holding templates 5 and the rotation mechanism 6, back and forth, along the axes of the key elements K, by a rotation stage 24 which is described later. In the example shown, a servomotor 25 and a toothed belt 26 are used as the driving force. The sliding mechanism 7 can move forward or backward at least in the length of key elements K, in order to allow the extraction of the key elements outside the grid, and it can adapt their retention in the holding templates 5.
The aforementioned rotating stage 24 is used to rotate, clockwise, approximately 900 from the situation shown in Figure 2, the holding jigs 5 and the rotation mechanism 6 and the rotation mechanism 6 'and the holding templates 5', being driven by means of a cylinder 27 to rotate the stage.
The rotation movement of the holding templates 5 for internal key elements, and of the rotation mechanism 6 takes place to allow the extracted K keys to fall into a container (not shown) located below the station, after the movement. It is also possible to rotate the rotation mechanism 6 ′ clockwise, for keys K ′ which surround the exterior, approximately 900 from the position shown in FIG. 2, for that to direct the templates of
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hold 5 'towards the grid and hold and rotate the external keys K'.
The external keys K ', as proposed by the applicant of JP-A-3-199998 (1998), are engaged with elastic projections, on the most peripheral face of the grid S, by means of shaped jigs from U in cross section, in order to attach external keys and they are turned by approximately 900 while pulling and thereby the elastic projections are held in an expanded position outward. Consequently, the external key elements K ′ can be released automatically from their engagement with the outermost projections, without any extraction step, simply by turning approximately 900, unlike the case of the internal key elements K.
The rotation mechanism 6 ′ and the holding templates 5 ′ of the external keys thus have constructions similar to the rotation mechanism 6 and holding templates 5 of the internal keys.
An example of a method for using the automatic device to detach a key device belonging to this invention is described below.
(1) First, the required number of grids S, of which elastic projections are pressed by the insertion of a key device K, are held on respective disks 1 of the mounting drum 3 and then the rotating carrier mechanism 4 is actuated so that among the keys which intersect perpendicularly in the grids, the keys K of a direction can be located horizontally. In this position, the mounting drum is attached. The rotating extraction mechanisms 8 arranged on both sides of the discs 1 are actuated. That is to say that the sliding mechanism 7 is actuated and that of the fifteen keys
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in each of the mechanisms 8, the eight upper keys are mounted and held at their two ends in corresponding holding templates 5 (Figure 2).
(2) The rotation mechanisms 6 are actuated to rotate the keys K thus maintained by approximately 900 and the holding templates 5 on one side of the discs are detached from the keys K, and concurrently the other holding templates 5 on the other side are brought back to extract the keys K from the grids S. After confirming the number of keys, the rotating stage 24 is turned to transport the extracted keys to a determined position. There, the keys K are released from the holding templates 5, by means of the ejection pins 17, and can fall down.
In case short keys, which are half the length of the standard keys, are used, respective short keys are pulled out towards both sides by means of extraction mechanisms and they can fall down in the same way as above.
(3) After the fixing of the mounting drum 3 has been canceled, the drum is turned 900 and again fixed. The keys thus taking a horizontal orientation are subjected to rotation, extraction and release according to the same procedure as that of steps (1), (2) above, with respect to the upper fractions of eight keys (or sixteen keys). short).
(4) The mounting drum 3 is again turned in the same direction, by 900 as before, and is fixed in place. At this time, the grids are positioned exactly vertically opposite the situation of the grids in step (1) above. As a result, the remaining seven keys are located to match
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lay in the holding templates 5 of each rotating extraction mechanism 8. The rotation, extraction and release of the seven K keys (or fourteen short keys) are carried out according to the same procedure as in steps (1), (2 ) above.
(5) The mounting drum 3 is still rotated 900 in the same direction as above and is fixed in place, and the grids assume a position precisely vertically opposite to the position of the grids in step (2) above. above. The seven remaining keys K for each of the mechanisms 8 undergo in the same way the rotation, the extraction and the release of the steps (1), (2) above. In this way, the extraction of the internal keys K is finished.
(6) Then, the revolving stages 24 are actuated to orient the holding templates 5 ', for the external keys, towards the grid S in order to rotate the external peripheral keys K'. That is to say that the holding templates 5 'are advanced by the sliding mechanisms 7 in order to adapt to the interior, by their end parts, all the external keys K's located horizontally. At this time, the external keys K ′ attached to the peripheral vertical walls of the grid are rotated in the same way by the rotating extraction mechanisms 8.
(7) By rotating the holding templates 5 'by means of the rotation mechanisms 6', all the
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external keys K 'in the horizontal position are disconnected. Since the external keys K'were engaged with the protrusions of the outermost surrounding walls of the grids, in an elastic manner, they can be released by themselves from the grids when they are released by the rotation of 900.
After confirming the number of external keys K ′, the holding templates 5 ′ are made to move back with the sliding mechanisms 7 and the
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external keys K 'are released from the holding templates 5 ′ in order to be able to fall down.
(8) The fixing of the mounting drum 3 is canceled and the drum 3 is turned 900 and fixed in place.
In this position where the other external keys K 'are located horizontally, they are detached by repeating the working steps (6), (7) above.
Thus it is finished detaching all the internal and external keys attached to the grids S.
According to the preceding steps, a key device used for mounting the grids of a fuel assembly can be detached.
By performing the separation operation, it is advantageous to operate the separation apparatus by means of automatic control, using a remote control device. The holding templates can be provided in a number adapted to the number of keys inserted.
Thus, as described so far, the automatic device for detaching a key device comprises a mounting drum, installed horizontally and maintaining a required number of grids arranged coaxially at regular intervals, a rotating support mechanism for supporting the drum so as to be able to rotate it about its axis and pairs of rotating extraction mechanisms to rotate in cooperation, by both sides, the key elements located horizontally and to extract them from the grids, and it is characterized in that that the rotating extraction mechanisms each include holding templates to releasably hold one end of the keys,
a rotation mechanism for rotating the holding templates around the axes of the keys and a sliding mechanism for moving the holding templates towards
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forward and backward relative to the key elements.
Since the keys, which are inserted into the grids in two directions which cut perpendicularly, are thus brought into a horizontal position and turned from their two sides, the separation of the keys is considerably facilitated. In addition, the separation operation can be automated with equipment which allows increased efficiency and labor savings. As a result, it is possible to significantly reduce the operator exposure dose and consequently to deal with a set of MOX fuel of the future.
In addition, where the rotating extraction mechanisms are separated from the discs of the mounting drum, it is possible to reduce the number of rotation mechanisms by half compared to that of the embodiment in which the rotation mechanisms are attached to each disc in accordance with all four sides of the grid. As a result, the cost of the entire device can be reduced; handling of the mounting drum and assembly work of the fuel assemblies as well as maintenance of the apparatus are facilitated because no complicated mechanism is present in the mounting drum.
It should be understood that the invention is in no way limited to the embodiments described and that many modifications can be made to these without departing from the scope of the present invention.