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DESCRIPTION Procédé et dispositif de fermeture étanche d'un conduit tubulaire d'instrumentation d'un réacteur nucléaire.
L'invention concerne un procédé de fermeture étanche d'un conduit tubulaire d'instrumentation d'un réacteur nucléaire et en particulier d'un réacteur nucléaire à eau sous pression.
Les réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent un coeur constitué par des assemblages combustibles de forme prismatique disposés verticalement et reposant sur une plaque de support à l'intérieur de la cuve du réacteur nucléaire.
Pendant le fonctionnement du réacteur nucléaire, il est nécessaire de réaliser périodiquement des mesures de flux à l'intérieur même du coeur. On utilise pour cela des détecteurs à fission de très petites dimensions qui sont déplacés par commande à distance à l'aide de câbles Téléflex à l'intérieur de tubes fermés à l'une de leurs extrémités, appelés doigts de gants. Les doigts de gant sont introduits suivant une répartition prédéterminée dans certains assemblages du coeur après passage à l'intérieur d'un conduit d'instrumentation tubulaire.
Le conduit d'instrumentation comporte un tube reliant un local de mesure au fond de la cuve du réacteur nucléaire, au niveau d'une manchette de traversée du fond de la cuve et un canal vertical traversant les équipements internes inférieurs du réacteur, dans l'alignement du tube-guide vertical de l'assemblage combustible dans lequel on introduit le doigt de gant. Chacun des conduits d'instrumentation permettant de guider un doigt de gant entre le local de mesure et la partie inférieure d'un assemblage combustible du coeur du réacteur nucléaire comporte une première partie d'extrémité débouchant à l'intérieur du local de mesure et une seconde partie d'extrémité débouchant dans la cuve du réacteur, à l'aplomb d'un tubeguide d'instrumentation d'un assemblage combustible.
Chacun des doigts de gant qui comporte une première extrémité ouverte et une seconde extrémité fermée
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est introduit dans un conduit d'instrumentation et placé dans une disposition coaxiale à l'intérieur du conduit, de manière que l'extrémité fermée du doigt de gant soit dirigée vers l'amont, c'est-à-dire vers la cuve du réacteur nucléaire.
Il existe un jeu radial entre le doigt de gant et la surface intérieure du conduit tubulaire d'instrumentation qui est suffisant pour permettre un déplacement du doigt de gant à l'intérieur du conduit tubulaire par poussée ou traction sur une partie d'extrémité du doigt de gant pénétrant dans le local d'instrumentation. On peut ainsi placer les doigts de gant à l'intérieur du coeur du réacteur nucléaire constitué par les assemblages combustibles ou extraire les doigts de gant des assemblages du coeur, par exemple avant d'effectuer un rechargement du coeur.
Par déplacement de détecteurs de flux neutronique ou de sondes de température à l'intérieur des doigts de gant, lorsqu'ils sont introduits dans les assemblages combustibles du coeur, on peut effectuer des mesures de flux neutronique ou de température suivant toute la hauteur du coeur.
Chacun des conduits d'instrumentation comporte, à l'intérieur du local de mesure, une vanne manuelle de fermeture du conduit tubulaire et un dispositif de passage étanche du doigt de gant permettant la sortie du doigt de gant dans le local d'instrumentation, sans risque de fuite de fluide de refroidissement du réacteur nucléaire, ou fluide primaire, dans le local d'instrumentation. En effet, le conduit tubulaire d'instrumentation est en communication avec le volume intérieur de la cuve du réacteur qui est remplie de fluide de refroidissement à très haute température et à très haute pression pendant le fonctionnement du réacteur nucléaire. La surface extérieure du doigt de gant se trouve donc en contact avec le
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fluide de refroidissement primaire du réacteur nucléaire.
En revanche, le volume intérieur du doigt de gant qui est en communication avec le local d'instrumentation par la première extrémité ouverte du doigt de gant est rempli d'air à la pression atmosphérique. On peut ainsi déplacer les sondes de mesure de flux neutronique fixées à l'extrémité de câbles Téléflex, à l'intérieur des doigts de gant, depuis le local d'instrumentation.
Dans le local d'instrumentation est également disposée une vanne automatique de fermeture d'un prolongateur du doigt de gant fixé à la buselure de passage étanche du doigt de gant.
Il peut être nécessaire d'effectuer des contrôles et des réparations sur les éléments mécaniques de fermeture des conduits tubulaires d'instrumentation et sur les buselures de passages étanches des doigts de gant.
Ces contrôles et réparations sont effectués lors d'un arrêt du réacteur nucléaire, après refroidissement du coeur, la cuve étant remplie d'eau à une température proche de la température ambiante du bâtiment du réacteur et le couvercle de la cuve étant ouvert. La partie des conduits tubulaires d'instrumentation parvenant dans le local d'instrumentation est remplie d'eau de refroidissement du réacteur à une pression de l'ordre de 3 bars, correspondant à la hauteur d'eau dans la cuve du réacteur nucléaire. Pour effectuer des contrôles, des réparations ou un remplacement d'un mécanisme de fermeture ou d'une buselure de passage étanche d'un doigt de gant, il peut être nécessaire de démonter la liaison entre le conduit d'instrumentation et le mécanisme ou la buselure.
Pour cela, il est nécessaire de prévoir des moyens de fermeture étanche du conduit tubulaire pour isoler le mécanisme ou la buselure et pour éviter des fuites de fluide de refroidissement dans le local d'instrumentation. En outre, les interventions sur les mécanismes de fermeture
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ou les buselures des conduits d'instrumentation nécessitent généralement que le doigt de gant ne se trouve pas dans la partie du conduit d'instrumentation sur laquelle est disposé le mécanisme de fermeture ou la buselure.
Une intervention sur les mécanismes de fermeture de conduits d'instrumentation ou sur les buselures ne peut être effectuée généralement, qu'après extraction complète du doigt de gant du conduit d'instrumentation, ce qui suppose une élimination du doigt de gant usagé disposé dans le conduit d'instrumentation et le remplacement du doigt de gant après avoir effectué la réparation ou le remplacement du mécanisme ou de la buselure. En effet, du fait que le doigt de gant qui pénètre dans le coeur du réacteur nucléaire est fortement contaminé après un certain temps d'utilisation dans le réacteur et que ce doigt de gant présente une très grande longueur (de l'ordre de vingt mètres), il n'est pas possible de stocker le doigt de gant pour le réutiliser après réparation du dispositif équipant le conduit d'instrumentation.
Le doigt de gant est donc généralement découpé en morceaux de petite longueur, à l'intérieur du local d'instrumentation, au fur et à mesure de son extraction du conduit d'instrumentation et stocké dans des conteneurs.
Pour effectuer une intervention sur une buselure qui se trouve en aval de la vanne manuelle de fermeture du conduit d'instrumentation, il est possible de fermer la vanne manuelle, après passage du doigt de gant au cours de son extraction et de son élimination. On réalise ainsi l'isolation de la partie du conduit tubulaire communiquant avec la cuve du réacteur, ce qui permet d'éviter des entrées d'eau de la cuve du réacteur dans le local d'instrumentation. La buselure sur laquelle on intervient est donc totalement isolée de la partie du conduit tubulaire communiquant avec la cuve du réacteur nucléaire.
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Dans le cas où l'on doit intervenir sur la vanne manuelle qui se trouve en amont de la buselure, le réacteur ayant été mis à l'arrêt à froid, il est nécessaire, pour boucher le conduit d'instrumentation, de former un bouchon de glace dans ce conduit, en congelant le fluide qu'il contient dans une zone située en amont de la vanne manuelle. On fait circuler dans un serpentin qui entoure le conduit d'instrumentation, un gaz liquéfié, par exemple de l'azote liquide. Cette méthode présente l'inconvénient de refroidir le conduit d'instrumentation qui est une partie du circuit primaire du réacteur nucléaire destiné à contenir l'eau de refroidissement du réacteur, à des températures très inférieures à 00.
Une partie du conduit d'instrumentation subit donc des chocs thermiques importants entre la température de formation du bouchon de glace et la température de fonctionnement du réacteur qui est de l'ordre de 315 C. De plus, l'eau de refroidissement du réacteur en fonctionnement est non seulement à très haute température mais également à une très haute pression de l'ordre de 155 bars.
Dans le cas où l'on effectue un remplacement de la vanne manuelle de fermeture d'un conduit d'instrumentation, il faut découper le conduit d'instrumentation et souder une nouvelle vanne au conduit. La soudure de la vanne de remplacement entraîne un échauffement du conduit, si bien que le bouchon de glace assurant l'isolation de la vanne manuelle par rapport à la cuve du réacteur nucléaire risque de fondre, de sorte que l'isolation n'est plus assurée et que de l'eau de la cuve du réacteur nucléaire peut pénétrer dans le local d'instrumentation.
Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de fermeture étanche d'un conduit tubulaire d'instrumentation d'un réacteur nucléaire à eau sous pression ayant une première partie d'extrémité débouchant
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dans un local d'instrumentation du réacteur nucléaire et une seconde partie d'extrémité débouchant à l'intérieur de la cuve du réacteur nucléaire et comprenant un doigt de gant tubulaire ayant une première extrémité ouverte et une seconde extrémité fermée, engagé coaxialement avec un jeu radial dans le conduit d'instrumentation, de manière que l'extrémité fermée du doigt de gant soit dirigée vers la cuve et l'extrémité ouverte vers le local d'instrumentation, la première partie d'extrémité du conduit d'instrumentation comportant à l'intérieur du local d'instrumentation,
au moins un mécanisme de fermeture du conduit et un dispositif de passage étanche du doigt de gant dans le local d'instrumentation, ce procédé permettant d'assurer une fermeture étanche du conduit d'instrumentation dans une zone quelconque à l'intérieur ou au voisinage du local d'instrumentation, sans avoir à extraire et à éliminer le doigt de gant du conduit d'instrumentation et sans refroidissement d'une zone du conduit d'instrumentation pour congeler une partie de l'eau de refroidissement qu'il contient.
Dans ce but, on fixe, dans le prolongement de la première partie d'extrémité du doigt de gant, depuis le local d'instrumentation, un prolongateur ayant une section transversale de dimensions inférieures aux dimensions de la section du conduit d'instrumentation, on bouche la première extrémité ouverte du doigt de gant de manière étanche, on déplace, par poussée sur le prolongateur, le doigt de gant dans la direction axiale du conduit d'instrumentation vers l'amont, c'est-à-dire en direction de l'extrémité du conduit d'instrumentation débouchant dans la cuve,
jusqu'à ce que la première extrémité du doigt de gant se trouve en amont d'au moins un mécanisme de fermeture du conduit d'instrumentation ou du dispositif de passage étanche du doigt de gant et on obture de manière étanche le jeu annulaire entre le pro-
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longateur du doigt de gant et le conduit d'instrumentation en amont du mécanisme ou du dispositif de passage étanche.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un mode de réalisation d'un procédé de fermeture étanche suivant l'invention et d'un dispositif utilisé pour le mettre en oeuvre.
La figure 1 est une vue en coupe par un plan vertical du bâtiment et de la cuve d'un réacteur nucléaire à eau sous pression.
La figure 2 est une vue en coupe axiale partielle d'une partie d'extrémité d'un conduit d'instrumentation à l'intérieur du local d'instrumentation.
La figure 3 est une vue en coupe par un plan axial d'un dispositif de fermeture étanche suivant l'invention et suivant un premier mode de réalisation.
La figure 4 est une vue en perspective éclatée du dispositif de fermeture étanche représenté sur la figure 3.
La figure 5 est une vue en coupe axiale d'un dispositif de fermeture étanche suivant l'invention et suivant un second mode de réalisation.
La figure 6 est une vue en perspective éclatée du dispositif de fermeture étanche représenté sur la figure 5.
Les figures 7 et 8 sont des vues en coupe axiale montrant des moyens de fermeture étanche d'un espace annulaire entre le prolongateur du doigt de gant et le conduit d'instrumentation.
Sur la figure 1, on voit la cuve 1 d'un réacteur nucléaire à eau sous pression disposée à l'intérieur d'un puits de cuve 2 constituant une partie de la structure en béton du réacteur nucléaire. Un local de mesure 3 entouré
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par des parois en béton est disposé latéralement par rapport au puits de cuve et au niveau de sa partie inférieure. L'une des parois latérales 4 du local 3 sépare ce local du puits de cuve 2. Des conduits de guidage d'instrumentation tels que 5 sont reliés, à l'une de leurs extrémités, à une manchette verticale 6 de traversée du fond de cuve et comportent une partie horizontale traversant de manière étanche la paroi 4 du local de mesure 3.
Sur le prolongement horizontal de chacun des conduits de guidage 5, à l'intérieur du local 3, sont disposées, de l'amont vers l'aval, c'est-à-dire dans le sens allant de la cuve 2 vers le local d'instrumentation 3, une vanne manuelle de sécurité 7 permettant de fermer le conduit d'instrumentation 5, une buselure 8 et une vanne automatique 9.
Le conduit d'instrumentation 5 est destiné à assurer le guidage d'un doigt de gant entre le local d'instrumentation 3 et la cuve 1 du réacteur.
Le doigt de gant non représenté sur la figure 1, réalisé sous forme tubulaire comporte une première partie d'extrémité ouverte et une seconde partie d'extrémité fermée. Le doigt de gant est introduit dans le conduit d'instrumentation 5, de manière que son extrémité fermée soit dirigée vers la cuve du réacteur nucléaire et son extrémité ouverte vers le local de mesure 3. Une partie d'extrémité du doigt de gant traverse la buselure 8 de manière étanche pour être raccordée, à la sortie de la buselure, à un prolongateur de doigt de gant 10. En démontant la liaison entre le prolongateur de doigt de gant 10 et la buselure 8, on peut déplacer le doigt de gant à l'intérieur du conduit d'instrumentation par traction ou poussée sur le prolongateur 10 solidaire de l'extrémité du doigt de gant.
Le doigt de gant peut être déplacé à l'intérieur du conduit de guidage d'instrumentation 5, de manière que
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son extrémité fermée se déplace entre une position située en-dessous du coeur 12 du réacteur constitué par des assemblages reposant sur une plaque de support de coeur 13 et la partie supérieure du coeur constituée par la partie supérieure des assemblages combustibles.
Sur la figure 2, on a représenté la partie d'extrémité d'un conduit d'instrumentation 5 à l'intérieur de laquelle est disposé de manière coaxiale un doigt de gant 14 comportant une extrémité ouverte 14a au niveau de la partie de sortie de la buselure 8 à l'intérieur du local d'instrumentation 3.
L'extrémité opposée du doigt de gant 14, non représentée sur la figure 2, est fermée et constitue l'extrémité amont du doigt de gant à l'intérieur de la cuve du réacteur nucléaire.
La partie d'extrémité du doigt de gant 14, au voisinage de l'extrémité ouverte 14a ou extrémité aval, est reliée par l'intermédiaire d'une pièce de liaison 10a à un prolongateur de doigt de gant 10 réalisé sous forme tubulaire et solidaire de la pièce de liaison lOa.
Un écrou 16 permet de fixer la pièce de liaison 10a sur la partie d'extrémité aval de la buselure 8, ce qui assure la fixation du doigt de gant à l'intérieur du conduit de guidage.
La buselure 8 comporte un alésage central dans lequel passe le doigt de gant, à travers deux ensembles de joints étanches glissants permettant d'assurer le passage étanche du doigt de gant à travers la buselure.
La vanne manuelle 7 de fermeture du conduit d'instrumentation 5 est intercalée entre l'extrémité du conduit 5 pénétrant dans le local de mesure et un prolongateur 15 du conduit de guidage d'instrumentation relié à la busette 8, par l'intermédiaire d'un écrou 17.
La vanne manuelle 7 peut être actionnée pour assurer la fermeture du conduit d'instrumentation 5,
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lorsque le doigt de gant 14 a été extrait du conduit d'instrumentation 5.
L'alésage intérieur du doigt de gant 14 réalisé sous forme tubulaire est accessible par un passage constitué par des alésages traversant le prolongateur 10 et la pièce de liaison 10a.
On peut ainsi introduire et déplacer des sondes de mesure neutronique ou des sondes de température à l'intérieur du doigt de gant 14.
D'autre part, en dévissant l'écrou 16, on peut séparer le prolongateur 10 du corps de la buselure 8 et assurer le déplacement par traction ou par poussée du doigt de gant 14 à l'intérieur du conduit d'instrumentation 5.
Dans le cas où la vanne manuelle de sécurité 7 ou la buselure 8 est dévenue défectueuse, il est nécessaire d'assurer sa réparation ou son remplacement pendant une période d'arrêt du réacteur nucléaire.
Après que le réacteur nucléaire ait été arrêté et refroidi, la cuve 1 du réacteur et la piscine 18 dans laquelle débouche la partie supérieure de la cuve 1 sont remplies d'eau. Le couvercle de la cuve est ouvert de manière qu'on puisse effectuer les opérations de contrôle et de réparation à l'intérieur de la cuve depuis la partie supérieure de la piscine 18 du réacteur.
Chacun des conduits d'instrumentation 5 qui débouche dans la partie inférieure de la cuve 1 du réacteur nucléaire est rempli d'eau dans la partie de son alésage interne située autour du doigt de gant 14, jusqu'à la buselure 8 située à l'intérieur du local d'instrumentation 3.
Pour effectuer un remplacement ou une réparation de la vanne manuelle de sécurité 7 ou de la buselure 8 devenues défectueuses en service, il peut être nécessaire de démonter complètement la vanne manuelle 7 ou la buse-
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lure 8 et pour cela, on doit assurer une isolation entre la vanne ou la buselure et la partie du conduit d'instrumentation 5 reliée à la cuve 1 du réacteur nucléaire qui renferme de l'eau à une pression de l'ordre de 3 bars.
Il est nécessaire également d'extraire le doigt de gant de la partie du conduit d'instrumentation sur laquelle est montée la vanne manuelle 7 et/ou la buselure 8.
Les dispositifs représentés sur les figures 3 et 4 d'une part et 5 et 6 d'autre part permettent d'assurer la fermeture étanche du conduit d'instrumentation et l'extraction du doigt de gant de la zone d'intervention sur le conduit d'instrumentation, par le procédé suivant l'invention.
Sur les figures 3 et 4, on a représenté un premier mode de réalisation d'un dispositif d'intervention permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention.
Le dispositif d'intervention est désigné dans son ensemble par le repère 20. Le dispositif 20 constitue un prolongateur pour un doigt de gant 14 et présente, sur la plus grande partie de sa longueur, une forme cylindrique et un diamètre égal ou légèrement inférieur au diamètre extérieur du doigt de gant 14. De ce fait, le prolongateur 20 peut être introduit dans l'alésage intérieur du conduit d'instrumentation 5 pour assurer un déplacement du doigt de gant 14.
Sur la figure 3, on a représenté l'extrémité ouverte 14a du doigt de gant 14 qui comporte un chanfrein d'entrée tronconique qui est prolongé, dans l'alésage du doigt de gant 14, par une partie taraudée 19.
Le dispositif d'intervention 20 comporte une première pièce 21 de forme générale cylindrique allongée, appelée axe, une seconde pièce 22 de forme tubulaire appelée écrou, une troisième pièce également de forme géné-
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raie tubulaire 23 appelée clé et une quatrième pièce de forme cylindrique allongée 24 appelée tige de guidage.
Le dispositif d'intervention 20 comporte de plus deux membranes tubulaires d'étanchéité 25a et 25b, une entretoise annulaire 26 destinée à être intercalée entre les membranes d'étanchéité 25a et 25b, un premier joint d'étanchéité torique 27 et un second joint d'étanchéité torique 28.
L'axe 21 comporte une première partie d'extrémité filetée 29 ayant un pas à droite et une seconde partie d'extrémité filetée 30 ayant un pas à gauche. L'axe 21 comporte de plus une collerette 31 en saillie radiale par rapport au corps cylindrique de l'axe 21 sur laquelle sont usinés deux méplats 31a et 31b.
L'écrou 22 comporte deux méplats 32 et un taraudage interne 22a, 22b, depuis sa partie d'extrémité comportant les méplats 32 jusqu'à son extrémité opposée.
La clé 23 comporte un corps tubulaire cylindrique et une tête 23a dont le diamètre est sensiblement supérieur au diamètre du corps de la clé 23 et qui comporte un alésage central dans le prolongement de l'alésage du corps tubulaire de la clé et un logement annulaire pour le joint torique 27.
La tige de guidage 24 comporte un corps cylindrique allongé dont une extrémité 24a est filetée et une tête moletée 33 fixée au corps de la tige 24, à son extrémité opposée à la partie filetée 24a.
On va maintenant décrire en se référant aux figures 3 et 4 ainsi qu'à la figure 2, la mise en oeuvre et le montage du dispositif d'intervention 20 lors d'une opération de fermeture étanche d'un conduit d'instrumentation du réacteur nucléaire en amont de la vanne manuelle de sécurité 7.
Dans une première phase de l'intervention, on démonte l'écrou 16 du conduit de guidage d'instrumenta-
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tion comportant la vanne manuelle de sécurité 7 sur laquelle on veut réaliser une intervention telle qu'une réparation ou un remplacement.
On sépare l'extrémité du doigt de gant 14 de la pièce de liaison 10a du prolongateur 10 dans laquelle la partie d'extrémité du prolongateur 14 comportant l'extrémité ouverte 14a est engagée et fixée par une goupille.
Comme représenté sur la figure 3, l'extrémité du doigt de gant 14 comporte, dans le prolongement de l'ouverture 14a, la partie taraudée 19.
La partie filetée 29 de l'axe 21 est réalisée de manière que cette partie 29 puisse se visser dans la partie taraudée 19. Un joint 28 est introduit dans une gorge ménagée entre la partie filetée 29 et la collerette élargie 31 de l'axe 21.
Le vissage et le serrage de la partie d'extrémité de l'axe 21 dans la partie d'extrémité ouverte du doigt de gant 14 qui sont réalisés grâce à un outil venant en prise avec les méplats 31a et 31b de la collerette 31 permettent d'assurer le serrage du joint torique d'étanchéité 28 entre l'épaulement antérieur de la collerette 31 et la partie d'entrée chanfreinée du tube-guide 14. On réalise ainsi une fermeture étanche de l'extrémité ouverte du doigt de gant 14.
On réalise alors l'assemblage du dispositif d'intervention 20 constituant un prolongateur du doigt de gant en engageant sur la partie cylindrique de l'axe 21, successivement, la membrane 25a, l'entretoise 26 et la membrane 25b puis en vissant la partie taraudée 22b de l'écrou 22 sur la partie d'extrémité taraudée 30 de l'axe 21 ayant un pas à gauche et enfin, en engageant, de manière étanche, la tige de commande 24 dans l'alésage de la clé 23, par l'intermédiaire du joint 27 et en vissant la partie d'extrémité filetée 24a de la tige de guidage 24 dans la partie taraudée 22a de l'écrou 22. La partie
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d'extrémité de la clé 23 comportant des embrèvements 34 vient s'engager sur la partie de l'écrou comportant les méplats 32.
Le prolongateur est alors assemblé et fixé à une extrémité au doigt de gant 14, de sorte qu'il est possible de déplacer le doigt de gant 14 à l'intérieur du conduit d'instrumentation par poussée sur la partie d'extrémité constituée par la tête moletée 33 du dispositif d'intervention réalisé sous la forme d'un prolongateur du doigt de gant.
On déplace axialement le doigt de gant 14 à l'intérieur du conduit de guidage, jusqu'au moment où sa partie d'extrémité ouverte 14a parvient en amont de la vanne manuelle de sécurité 7, dans la zone désignée par le repère 35 sur la figure 2.
Bien entendu, dans le cas d'une intervention à effectuer non plus sur la vanne manuelle de sécurité 7 mais sur la buselure 8, il suffit de déplacer le doigt de gant à l'intérieur du conduit d'instrumentation, jusqu'au moment où sa partie d'extrémité 14a parvient dans la zone située entre la buselure 8 et la vanne manuelle 7, désignée par le repère 36 sur la figure 2.
Des repères tracés sur la surface extérieure du corps tubulaire de la clé 23 permettent de placer l'extrémité du doigt de gant à l'intérieur du conduit d'instrumentation avec une très grande précision.
L'eau contenue dans le conduit d'instrumentation ne peut pénétrer dans le doigt de gant 14 dont l'extrémité 14a est bouchée de manière étanche.
Lorsque l'extrémité du doigt de gant est parvenue dans la zone voulue, on maintient la tête moletée 33 de la tige de guidage 24 fixe en rotation et on fait tourner la clé 23 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre grâce à un outil venant en prise avec des méplats 37 usinés sur la tête 23a de la clé 23.
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La clé 23 qui est solidaire en rotation de l'écrou 22 par l'intermédiaire des embrèvements 34 engagés sur les méplats 32 de l'écrou 22 fait tourner l'écrou 22 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, de sorte que l'écrou se visse sur la partie filetée 30 de l'axe 21 ayant un pas à gauche. Simultanément, du fait que la tige de guidage 24 est maintenue fixe en rotation par l'intermédiaire de la tête moletée 33, l'écrou 22 se dévisse par rapport à la partie filetée 24a de la tige de guidage 24.
Le vissage de l'écrou 22 sur la partie filetée 30 de l'axe 21 produit une compression des membranes tubulaires élastiques d'étanchéité 25a et 25b entre l'extrémité de l'écrou 22 opposée à la clé 23 et l'épaulement de la collerette 31 de l'axe 21.
Comme il est visible sur les figures 7 et 8 montrant la réalisation de l'étanchéité autour de l'axe du prolongateur pour deux variantes de réalisation différant par la forme de la collerette 31, les membranes 25a et 25b se dilatent radialement pour venir en contact avec la surface intérieure du conduit d'instrumentation 5. En outre, les membranes 25a et 25b viennent en contact étanche avec un épaulement de la collerette 31 et avec la périphérie de l'axe 21, ce qui permet d'isoler totalement, par fermeture de l'espace annulaire entre l'axe 21 et la surface interne du conduit 5, la partie du conduit d'instrumentation 5 sur laquelle est disposée la vanne de fermeture manuelle et/ou la buselure, de la partie du conduit d'instrumentation dans laquelle a été repoussé le doigt de gant 14 qui est en communication avec la cuve du réacteur nucléaire remplie d'eau.
En outre, le vissage de l'écrou 22 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre sur la partie filetée 30 ayant un pas à gauche de l'axe 21 assure le dévissage de l'écrou engagé sur la partie filetée 24a de la tige de guidage 24.
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On poursuit le vissage de l'écrou 22 sur la partie filetée 30 de l'axe 21, jusqu'au moment où l'écrou 22 est totalement séparé par dévissage de la partie filetée 24a de la tige de guidage 24.
On peut alors extraire du conduit d'instrumentation, l'ensemble constitué par la tige de guidage 24 et la clé 23.
Il subsiste, à l'intérieur du conduit d'instrumentation, dans une zone située en amont de la vanne manuelle de sécurité ou entre la vanne manuelle de sécurité et la buselure, un ensemble de fermeture étanche de l'extrémité du doigt de gant 14 constitué par l'axe 21 sur lequel sont engagées les membranes d'étanchéité 25a et 25b qui sont maintenues dans un état dilaté assurant la fermeture étanche de l'espace annulaire entre l'axe 21 et la surface intérieure du conduit d'instrumentation, par l'écrou 22. Cet ensemble de fermeture étanche assure la retenue de l'eau remplissant la cuve du réacteur nucléaire et pénétrant dans le conduit d'instrumentation et évite toute entrée d'eau dans le local d'instrumentation lorsqu'on effectue l'intervention sur la vanne manuelle de sécurité ou sur la buselure.
Après avoir effectué l'intervention sur la vanne manuelle de sécurité ou sur la buselure, on remet en place l'ensemble constitué par la tige de guidage 24 et la clé 23 à l'intérieur du conduit d'instrumentation, de manière à assurer l'engagement des embrèvements 34 de la clé 23 sur la partie de l'écrou 22 comportant les méplats 32, puis en tournant la tête moletée 33 de la tige de guidage 24, on réalise l'assemblage de la tige de guidage à l'écrou 22, par l'intermédiaire de la partie filetée 24a de la tige de guidage 24.
On maintient ensuite la tête 33 de la tige de guidage 24 fixe en rotation et on fait tourner la tête 23a de la clé 23 dans le sens des aiguilles d'une montre,
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de manière à dévisser l'écrou 22 de la partie filetée 30 de l'axe 21, ce qui permet de remettre les membranes d'étanchéité 25a et 25b dans leur état d'origine non dilaté.
On peut alors déplacer le doigt de gant 14 à l'intérieur du conduit d'instrumentation, de manière à l'extraire du conduit jusqu'au moment où sa partie d'extrémité dans laquelle est engagée la partie filetée 29 de l'axe 21 du dispositif d'intervention 20 se trouve saillante à l'extrémité de sortie de la buselure 8.
On peut alors séparer l'axe 21 de la partie d'extrémité du doigt de gant 14 par dévissage de l'axe 21.
Après avoir démonté l'outil d'intervention qui est séparé du doigt de gant et du conduit d'instrumentation, on réalise la fixation sur la partie d'extrémité du doigt de gant d'un prolongateur, par l'intermédiaire d'une pièce de liaison et de l'écrou fixé sur la partie de sortie de la buselure. Le doigt de gant et le conduit d'instrumentation sont alors prêts à être utilisés à nouveau pour assurer l'introduction et le guidage de sondes de mesure dans le coeur du réacteur nucléaire.
Toutes les opérations peuvent être effectuées depuis le local d'instrumentation du réacteur nucléaire, dans des conditions excellentes en ce qui concerne la protection contre les radiations du personnel effectuant les réparations sur le conduit d'instrumentation. En effet, le procédé suivant l'invention peut être mis en oeuvre sans extraire le doigt de gant du conduit d'instrumentation et sans aucun risque d'écoulement de fluide radio-actif dans le local d'instrumentation.
En outre, du fait de la fermeture étanche de l'extrémité du doigt de gant, on évite toute entrée d'eau à l'intérieur du doigt de gant, pendant l'intervention.
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L'outil d'intervention 20 représenté sur les figures 3 et 4 est un outil qui comporte une première partie destinée à rester à l'intérieur du conduit d'instrumentation pendant l'intervention et une seconde partie démontable qui est extraite pendant l'intervention et qui permet de mettre en place et de démonter la première partie assurant la fermeture étanche du doigt de gant et du conduit d'instrumentation.
Dans le cas où l'intervention sur le conduit d'instrumentation ne comporte aucune opération de découpe ou de soudage du conduit d'instrumentation, il peut être possible de laisser en place, à l'intérieur du conduit d'instrumentation, l'ensemble du dispositif d'intervention. Cette possibilité existe en particulier lorsqu'on effectue des interventions sur la buselure qui est fixée sur le conduit d'instrumentation par l'intermédiaire de raccords vissés. La pose et la dépose de la buselure peuvent être réalisées facilement par vissage ou dévissage des écrous de montage.
Sur les figures 5 et 6, on a représenté un second mode de réalisation d'un dispositif d'intervention permettant de mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention, ce dispositif d'intervention pouvant être laissé en place à l'intérieur du conduit d'instrumentation, pendant une intervention, par exemple sur la buselure du conduit d'instrumentation.
Le dispositif d'intervention représenté sur les figures 5 et 6 et désigné de manière générale par le repère 40 comporte un axe 41 et une entretoise tubulaire 42 dont les longueurs sont adaptées en fonction de l'intervention à effectuer et de la position de la zone dans laquelle on doit réaliser une fermeture étanche du conduit d'instrumentation.
L'axe 41 comporte une partie filetée 43 à une première extrémité, une seconde partie filetée 44 à une
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seconde extrémité, un corps cylindrique lisse central et, intercalée entre le corps cylindrique lisse et la première partie d'extrémité filetée 43, une collerette 45 en saillie radiale par rapport au corps de l'axe 41.
Entre la collerette 45 et la partie filetée 43 est ménagée une gorge pour le logement d'un joint d'étanchéité torique 46.
Le dispositif d'intervention 40 comporte également deux membranes d'étanchéité tubulaire 47a et 47b, une entretoise tubulaire 48 destinée à être intercalée entre les membranes d'étanchéité 47a et 47b, un écrou de serrage 49, un écrou borgne 50 et une rondelle d'appui 51.
On va maintenant décrire l'utilisation et le montage à l'extrémité d'un doigt de gant 14 du dispositif d'intervention représenté sur les figures 5 et 6.
Dans une première phase, on réalise, comme précédemment, le dévissage de l'écrou de sortie de la buselure 8 du conduit d'instrumentation, l'extraction de la partie d'extrémité du doigt de gant de la buselure et la séparation du doigt de gant de son prolongateur.
On réalise alors le vissage de la partie filetée 43 de l'axe 41 du dispositif d'intervention 40 dans la partie taraudée 19 de l'ouverture du doigt de gant 14. Le vissage de l'axe 41 est poursuivi jusqu'au moment où le joint d'étanchéité 46 introduit dans la gorge entre la partie filetée 43 et la collerette 45 de l'axe 41 se trouve serré de manière étanche contre le chanfrein d'entrée du doigt de gant 14. Pour assurer un serrage efficace et une mise en pression du joint 46, on peut prévoir des méplats sur la collerette 45 permettant d'assurer la prise d'un outil de vissage sur l'axe 41.
On enfile ensuite sur la partie lisse de l'axe 41, la membrane 47a qui vient en appui sur l'épaulement de la collerette 45 situé du côté de la partie lisse de
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l'axe 41, puis l'entretoise 48, la membrane 47b et l'entretoise 42. On assure le maintien de l'ensemble engagé sur l'axe 41, par l'intermédiaire des écrous 49 et 50 et de la rondelle d'appui 51.
Par poussée sur le dispositif d'intervention 40, depuis le local d'instrumentation du réacteur nucléaire, on déplace le doigt de gant 14 à l'intérieur du conduit d'instrumentation vers l'amont jusqu'à une zone située en amont de l'organe sur lequel on désire effectuer une intervention. Par exemple, dans le cas où l'intervention doit être effectuée sur la buselure 8 du conduit d'instrumentation, on déplace le doigt de gant 14 vers l'amont dans le conduit d'instrumentation 5, jusqu'au moment où sa partie d'extrémité 14a parvient dans la zone 36 située entre la buselure 8 et la vanne manuelle 7, représentée sur la figure 2. On maintient alors l'écrou borgne 50 fixé et bloqué sur l'axe 41, immobile en rotation, pendant qu'on effectue le vissage de l'écrou 49. Le maintien de l'écrou 50 permet de maintenir l'axe 41 fixe en rotation.
On peut ainsi déplacer l'entretoise 42 qui est en butée sur la membrane d'étanchéité tubulaire 47b en direction du doigt de gant 14. Le déplacement de l'entretoise 42 permet de réaliser une expansion radiale de la membrane d'étanchéité 47b et, par l'intermédiaire de l'entretoise 48, de la membrane d'étanchéité 47a.
L'expansion radiale des membranes d'étanchéité 47a et 47b permet, comme décrit précédemment en regard des figures 7 et 8, de réaliser la fermeture étanche de l'espace annulaire entre l'axe 41 du dispositif d'intervention 40 et la surface intérieure du conduit d'instrumentation 5.
Dans le cas du dispositif d'intervention 20 qui a été décrit plus haut et qui est représenté sur les figures 3 et 4, après avoir réalisé l'étanchéité dans le conduit d'instrumentation, on démonte une partie du
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dispositif d'intervention servant pour le déplacement du doigt de gant et la dilatation des membranes d'étanchéi-
EMI21.1
té.
Dans le cas du dispositif d'intervention 40 représenté sur les figures 5 et 6, l'ensemble du dispositif d'intervention est laissé en place à l'intérieur du conduit d'instrumentation pendant l'intervention sur une pièce d'équipement qui est de préférence la buselure 8 du conduit d'instrumentation.
A l'issue de l'intervention, on remet les membranes d'étanchéité 47a et 47b dans leur état d'origine, par dévissage de l'écrou 49, les membranes élastiques revenant dans leur position non dilatée telle que représentée sur la figure 5. On effectue ensuite une traction sur l'extrémité du doigt de gant 14 de manière que cette extrémité vienne en saillie par rapport à la sortie de la buselure 8. On remet ensuite en place le prolongateur du doigt de gant.
Les membranes d'étanchéité tubulaires 35a et 35b utilisées sur le dispositif d'intervention 20 et les membranes d'étanchéité 47a et 47b utilisées sur le dispositif d'intervention 40 peuvent être constituées par de simples manchons en caoutchouc ou par un ensemble de deux éléments souples coaxiaux enfilés l'un sur l'autre. Dans ce dernier cas, l'élément interne est par exemple une manchette métallique de faible épaisseur, par exemple d'une épaisseur comprise entre 0,2 et 0,5 mm et l'élément externe est un manchon en caoutchouc naturel. L'élément interne peut être usiné sur sa périphérie pour comporter des rainures longitudinales qui ont pour but d'augmenter la souplesse de la membrane d'étanchéité et de faciliter son expansion.
Dans tous les cas, le procédé suivant l'invention permet de réaliser des interventions de manière très sûre sans risque d'introduction de fluide contaminé dans le
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local d'instrumentation du réacteur et sans extraction du doigt de gant de son conduit d'instrumentation.
L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits.
C'est ainsi qu'on peut imaginer des dispositifs d'intervention permettant de réaliser la fermeture étanche de l'extrémité du doigt de gant, le déplacement du doigt de gant à l'intérieur du conduit d'instrumentation et la fermeture étanche de l'espace annulaire entre le dispositif d'intervention constituant un prolongateur du doigt de gant et le conduit d'instrumentation, d'une manière différente de celles qui ont été décrites plus haut.
On peut utiliser une garniture d'étanchéité autour de l'axe du prolongateur constituée par un seul manchon élastique.
L'invention s'applique à tout réacteur nucléaire comportant des conduits d'instrumentation dans lesquels peuvent être déplacés des doigts de gant. En particulier, l'invention s'applique aussi bien au cas de conduits d'instrumentation dont la partie terminale, à l'intérieur d'un local d'instrumentation est dans une disposition horizontale qu'au cas des réacteurs nucléaires comportant des conduits d'instrumentation dont la partie terminale est dans une disposition verticale.
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DESCRIPTION Method and device for sealing a tubular instrumentation pipe of a nuclear reactor.
The invention relates to a method for sealing a tubular instrumentation conduit of a nuclear reactor and in particular of a pressurized water nuclear reactor.
Pressurized water nuclear reactors include a core consisting of prismatic fuel assemblies arranged vertically and resting on a support plate inside the vessel of the nuclear reactor.
During the operation of the nuclear reactor, it is necessary to periodically carry out flow measurements inside the core. Very small fission detectors are used for this, which are moved by remote control using Teleflex cables inside tubes closed at one of their ends, called glove fingers. The thermowells are introduced according to a predetermined distribution in certain assemblies of the core after passage inside a tubular instrumentation conduit.
The instrumentation pipe comprises a tube connecting a measurement room at the bottom of the nuclear reactor vessel, at a level with a passage through the bottom of the vessel and a vertical channel passing through the lower internal equipment of the reactor, in the alignment of the vertical guide tube of the fuel assembly into which the thermowell is introduced. Each of the instrumentation conduits making it possible to guide a thermowell between the measurement room and the lower part of a fuel assembly of the nuclear reactor core has a first end part opening out inside the measurement room and a second end portion opening into the reactor vessel, directly above an instrumentation tube for a fuel assembly.
Each of the thermowells which has a first open end and a second closed end
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is introduced into an instrumentation duct and placed in a coaxial arrangement inside the duct, so that the closed end of the thermowell is directed upstream, that is to say towards the tank of the nuclear reactor.
There is a radial clearance between the thimble and the interior surface of the tubular instrumentation duct which is sufficient to allow movement of the thimble inside the tubular duct by pushing or pulling on an end portion of the finger of glove entering the instrumentation room. It is thus possible to place the thermowells inside the core of the nuclear reactor constituted by the fuel assemblies or to extract the thermowells from the assemblies of the core, for example before reloading the core.
By moving neutron flux detectors or temperature probes inside the thermowells, when they are introduced into the fuel assemblies of the core, neutron flux or temperature measurements can be made along the entire height of the core .
Each of the instrumentation conduits comprises, inside the measurement room, a manual valve for closing the tubular conduit and a sealed passage for the thermowell allowing the exit of the thermowell into the instrumentation room, without risk of leakage of nuclear reactor coolant, or primary fluid, in the instrumentation room. Indeed, the tubular instrumentation conduit is in communication with the interior volume of the reactor vessel which is filled with cooling fluid at very high temperature and at very high pressure during the operation of the nuclear reactor. The outer surface of the thermowell is therefore in contact with the
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nuclear reactor primary coolant.
On the other hand, the interior volume of the thermowell which is in communication with the instrument room by the first open end of the thermowell is filled with air at atmospheric pressure. It is thus possible to move the neutron flux measurement probes fixed to the end of Teleflex cables, inside the thermowells, from the instrumentation room.
In the instrument room there is also an automatic valve for closing a thermowell extension attached to the sealing passage of the thermowell.
It may be necessary to carry out checks and repairs on the mechanical closing elements of the tubular instrumentation conduits and on the nozzles of sealed passages of the thermowells.
These checks and repairs are carried out when the nuclear reactor is shut down, after the core has cooled, the tank being filled with water at a temperature close to the ambient temperature of the reactor building and the cover of the tank being open. The part of the tubular instrumentation conduits arriving in the instrumentation room is filled with reactor cooling water at a pressure of the order of 3 bars, corresponding to the height of water in the nuclear reactor vessel. In order to carry out checks, repairs or a replacement of a closing mechanism or a sealed passage pocket of a thermowell, it may be necessary to dismantle the connection between the instrumentation duct and the mechanism or bust.
For this, it is necessary to provide sealing means for sealing the tubular conduit to isolate the mechanism or the nozzle and to avoid leaks of cooling fluid in the instrumentation room. In addition, interventions on the closing mechanisms
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or the nozzles of the instrumentation conduits generally require that the thermowell is not in the part of the instrumentation conduit on which the closing mechanism or the nozzle is disposed.
Intervention on the closing mechanisms of instrumentation ducts or on the nozzles can generally only be carried out after complete removal of the thermowell from the instrumentation duct, which supposes elimination of the used thermowell placed in the instrumentation duct and replacement of the thermowell after repairing or replacing the mechanism or the nozzle. Indeed, the fact that the thermowell which enters the core of the nuclear reactor is highly contaminated after a certain time of use in the reactor and that this thermowell has a very long length (of the order of twenty meters ), it is not possible to store the thermowell for reuse after repairing the device fitted to the instrumentation duct.
The thermowell is therefore generally cut into small pieces, inside the instrumentation room, as it is extracted from the instrumentation duct and stored in containers.
To perform an intervention on a nozzle which is downstream of the manual valve for closing the instrumentation duct, it is possible to close the manual valve, after passing the thermowell during its extraction and elimination. Is thus carried out the insulation of the part of the tubular conduit communicating with the reactor vessel, which makes it possible to avoid water entering the reactor vessel into the instrumentation room. The nozzle on which we operate is therefore completely isolated from the part of the tubular conduit communicating with the vessel of the nuclear reactor.
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If the manual valve which is located upstream of the nozzle is to be operated, the reactor having been cold shutdown, it is necessary, in order to plug the instrumentation duct, to form a plug ice in this conduit, freezing the fluid it contains in an area located upstream of the manual valve. A liquefied gas, for example liquid nitrogen, is circulated in a coil which surrounds the instrumentation conduit. This method has the drawback of cooling the instrumentation pipe which is a part of the primary circuit of the nuclear reactor intended to contain the cooling water of the reactor, at temperatures much lower than 00.
Part of the instrumentation conduit therefore undergoes significant thermal shocks between the temperature of formation of the ice plug and the operating temperature of the reactor which is of the order of 315 C. In addition, the cooling water of the reactor in operation is not only at very high temperature but also at a very high pressure of the order of 155 bars.
If you replace the manual valve closing an instrumentation pipe, you must cut the instrumentation pipe and weld a new valve to the pipe. Welding the replacement valve causes the duct to heat up, so that the ice plug ensuring the isolation of the manual valve from the nuclear reactor vessel may melt, so that the insulation is no longer assured and that water from the nuclear reactor vessel can enter the instrumentation room.
The object of the invention is therefore to propose a method of sealing a tubular instrumentation conduit for sealing a pressurized water nuclear reactor having a first end portion opening out.
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in a nuclear reactor instrumentation room and a second end portion opening into the interior of the nuclear reactor vessel and comprising a tubular thermowell having a first open end and a second closed end, engaged coaxially with a clearance radial in the instrumentation duct, so that the closed end of the thermowell is directed towards the tank and the open end towards the instrumentation room, the first end portion of the instrumentation duct comprising at the inside the instrumentation room,
at least one mechanism for closing the conduit and a device for leak-tight passage of the thermowell in the instrumentation room, this method making it possible to ensure a sealed closure of the instrumentation conduit in any zone inside or in the vicinity from the instrumentation room, without having to extract and eliminate the thermowell from the instrumentation duct and without cooling an area of the instrumentation duct to freeze part of the cooling water it contains.
For this purpose, an extension having a cross section of dimensions smaller than the dimensions of the section of the instrumentation duct is fixed, in the extension of the first end portion of the thimble, from the instrumentation room. mouth the first open end of the thimble tightly, one moves, by pushing on the extension, the thimble in the axial direction of the instrumentation conduit upstream, that is to say in the direction of the end of the instrumentation conduit opening into the tank,
until the first end of the thimble is upstream of at least one mechanism for closing the instrumentation duct or the sealed passage of the thimble and the annular clearance between the pro-
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length of the thermowell and the instrumentation duct upstream of the sealed passage mechanism or device.
In order to clearly understand the invention, a description will now be given, by way of nonlimiting example, with reference to the appended figures, an embodiment of a tight closure method according to the invention and of a device used to implement it.
Figure 1 is a sectional view through a vertical plane of the building and the vessel of a pressurized water nuclear reactor.
Figure 2 is a partial axial sectional view of an end portion of an instrumentation conduit inside the instrumentation room.
Figure 3 is a sectional view through an axial plane of a sealed closure device according to the invention and according to a first embodiment.
FIG. 4 is an exploded perspective view of the sealed closure device shown in FIG. 3.
Figure 5 is an axial sectional view of a sealed closure device according to the invention and according to a second embodiment.
FIG. 6 is an exploded perspective view of the sealed closure device shown in FIG. 5.
Figures 7 and 8 are views in axial section showing means for sealingly sealing an annular space between the extension of the thermowell and the instrumentation duct.
In Figure 1, we see the vessel 1 of a pressurized water nuclear reactor arranged inside a vessel well 2 constituting a part of the concrete structure of the nuclear reactor. A measurement room 3 surrounded
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by concrete walls is arranged laterally with respect to the tank well and at its lower part. One of the side walls 4 of the room 3 separates this room from the tank well 2. Instrumentation guide conduits such as 5 are connected, at one of their ends, to a vertical cuff 6 crossing the bottom of the tank and comprise a horizontal part sealingly passing through the wall 4 of the measurement room 3.
On the horizontal extension of each of the guide conduits 5, inside the room 3, are arranged, from upstream to downstream, that is to say in the direction going from the tank 2 to the room instrumentation 3, a manual safety valve 7 for closing the instrumentation conduit 5, a nozzle 8 and an automatic valve 9.
The instrumentation duct 5 is intended to guide a thermowell between the instrumentation room 3 and the vessel 1 of the reactor.
The thermowell not shown in FIG. 1, produced in tubular form, comprises a first open end part and a second closed end part. The thermowell is introduced into the instrumentation conduit 5, so that its closed end is directed towards the nuclear reactor vessel and its open end towards the measurement room 3. An end portion of the thermowell passes through the nozzle 8 in a leaktight manner to be connected, at the outlet of the nozzle, to a glove finger extension 10. By dismantling the connection between the glove finger extension 10 and the nozzle 8, the glove finger can be moved to the interior of the instrumentation duct by pulling or pushing on the extension 10 secured to the end of the thimble.
The thermowell can be moved inside the instrumentation guide duct 5, so that
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its closed end moves between a position located below the core 12 of the reactor constituted by assemblies resting on a core support plate 13 and the upper part of the core constituted by the upper part of the fuel assemblies.
In Figure 2, there is shown the end portion of an instrumentation conduit 5 inside which is coaxially disposed a thermowell 14 having an open end 14a at the outlet portion of the nozzle 8 inside the instrumentation room 3.
The opposite end of the thermowell 14, not shown in FIG. 2, is closed and constitutes the upstream end of the thermowell inside the vessel of the nuclear reactor.
The end portion of the thimble 14, in the vicinity of the open end 14a or downstream end, is connected via a connecting piece 10a to a thimble extension 10 produced in tubular and integral form of the connecting piece 10a.
A nut 16 makes it possible to fix the connecting piece 10a on the downstream end part of the nozzle 8, which ensures the fixing of the thermowell inside the guide duct.
The nozzle 8 has a central bore through which the thermowell passes, through two sets of sliding leaktight seals making it possible to ensure the watertight passage of the thermowell through the nozzle.
The manual valve 7 for closing the instrumentation conduit 5 is interposed between the end of the conduit 5 entering the measurement room and an extension 15 of the instrumentation guide conduit connected to the nozzle 8, by means of a nut 17.
The manual valve 7 can be actuated to ensure the closing of the instrumentation conduit 5,
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when the thermowell 14 has been removed from the instrumentation duct 5.
The inner bore of the thimble 14 made in tubular form is accessible by a passage formed by bores passing through the extension 10 and the connecting piece 10a.
It is thus possible to introduce and move neutron measurement probes or temperature probes inside the thermowell 14.
On the other hand, by unscrewing the nut 16, it is possible to separate the extender 10 from the body of the nozzle 8 and ensure movement by pulling or pushing the thimble 14 inside the instrumentation duct 5.
In the event that the manual safety valve 7 or the nozzle 8 has become defective, it is necessary to ensure its repair or replacement during a period of shutdown of the nuclear reactor.
After the nuclear reactor has been shut down and cooled, the vessel 1 of the reactor and the pool 18 into which the upper part of the vessel 1 opens are filled with water. The tank cover is opened so that the inspection and repair operations can be carried out inside the tank from the top of the reactor pool 18.
Each of the instrumentation conduits 5 which opens into the lower part of the vessel 1 of the nuclear reactor is filled with water in the part of its internal bore situated around the thermowell 14, up to the nozzle 8 situated at the inside the instrumentation room 3.
To replace or repair the manual safety valve 7 or the nozzle 8 which have become defective in service, it may be necessary to completely disassemble the manual valve 7 or the nozzle.
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lure 8 and for this, it is necessary to provide insulation between the valve or the nozzle and the part of the instrumentation conduit 5 connected to the vessel 1 of the nuclear reactor which contains water at a pressure of the order of 3 bars .
It is also necessary to extract the thermowell from the part of the instrumentation duct on which the manual valve 7 and / or the nozzle 8 is mounted.
The devices represented in FIGS. 3 and 4 on the one hand and 5 and 6 on the other hand make it possible to ensure the tight closure of the instrumentation duct and the extraction of the thermowell from the intervention zone on the duct instrumentation, by the method according to the invention.
In Figures 3 and 4, there is shown a first embodiment of an intervention device for implementing the method of the invention.
The intervention device is generally designated by the reference 20. The device 20 constitutes an extension for a thermowell 14 and has, over most of its length, a cylindrical shape and a diameter equal to or slightly less than the outer diameter of the thermowell 14. As a result, the extender 20 can be introduced into the interior bore of the instrumentation duct 5 to ensure movement of the thermowell 14.
FIG. 3 shows the open end 14a of the thimble 14 which has a frustoconical entry chamfer which is extended, in the bore of the thimble 14, by a tapped part 19.
The intervention device 20 comprises a first part 21 of generally elongated cylindrical shape, called axis, a second part 22 of tubular form called nut, a third part also of generally
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tubular stripe 23 called a key and a fourth elongated cylindrical part 24 called a guide rod.
The intervention device 20 further comprises two tubular sealing membranes 25a and 25b, an annular spacer 26 intended to be interposed between the sealing membranes 25a and 25b, a first O-ring seal 27 and a second seal d o-ring seal 28.
The pin 21 has a first threaded end portion 29 having a pitch to the right and a second threaded end portion 30 having a pitch to the left. The axis 21 further comprises a collar 31 projecting radially with respect to the cylindrical body of the axis 21 on which two flats 31a and 31b are machined.
The nut 22 has two flats 32 and an internal thread 22a, 22b, from its end part comprising the flats 32 to its opposite end.
The key 23 comprises a cylindrical tubular body and a head 23a whose diameter is substantially greater than the diameter of the body of the key 23 and which has a central bore in the extension of the bore of the tubular body of the key and an annular housing for the O-ring 27.
The guide rod 24 has an elongated cylindrical body, one end 24a of which is threaded and a knurled head 33 fixed to the body of the rod 24, at its end opposite the threaded part 24a.
We will now describe, with reference to FIGS. 3 and 4, as well as to FIG. 2, the implementation and the mounting of the intervention device 20 during a sealed closure operation of an instrumentation conduit of the reactor. nuclear upstream of the manual safety valve 7.
In a first phase of the intervention, the nut 16 of the instrument guide duct is removed.
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tion comprising the manual safety valve 7 on which we want to perform an intervention such as repair or replacement.
The end of the thermowell 14 is separated from the connecting piece 10a of the extender 10 in which the end part of the extender 14 comprising the open end 14a is engaged and fixed by a pin.
As shown in FIG. 3, the end of the thermowell 14 comprises, in the extension of the opening 14a, the tapped part 19.
The threaded part 29 of the axis 21 is made so that this part 29 can be screwed into the threaded part 19. A seal 28 is introduced into a groove formed between the threaded part 29 and the enlarged flange 31 of the axis 21 .
The screwing and tightening of the end part of the axis 21 in the open end part of the thimble 14 which are produced by means of a tool engaging the flats 31a and 31b of the collar 31 allow ensuring the tightness of the O-ring seal 28 between the front shoulder of the flange 31 and the chamfered inlet part of the guide tube 14. A sealed closure of the open end of the thimble 14 is thus produced.
The intervention device 20 constituting an extension of the thermowell is then assembled by engaging on the cylindrical part of the axis 21, successively, the membrane 25a, the spacer 26 and the membrane 25b then by screwing the part threaded 22b of the nut 22 on the threaded end portion 30 of the axis 21 having a left-hand pitch and finally, by sealingly engaging the control rod 24 in the bore of the key 23, by through the seal 27 and by screwing the threaded end portion 24a of the guide rod 24 into the threaded portion 22a of the nut 22. The portion
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end of the key 23 comprising recesses 34 engages on the part of the nut comprising the flats 32.
The extension is then assembled and fixed at one end to the thimble 14, so that it is possible to move the thimble 14 inside the instrumentation conduit by pushing on the end part constituted by the knurled head 33 of the intervention device produced in the form of an extension of the thermowell.
The thermowell 14 is moved axially inside the guide duct, until its open end portion 14a reaches upstream of the manual safety valve 7, in the zone designated by the reference 35 on the figure 2.
Of course, in the case of an intervention to be carried out no longer on the manual safety valve 7 but on the nozzle 8, it suffices to move the thermowell inside the instrumentation conduit, until the moment when its end part 14a reaches the zone situated between the nozzle 8 and the manual valve 7, designated by the reference 36 in FIG. 2.
Markers traced on the outer surface of the tubular body of the key 23 allow the end of the thermowell to be placed inside the instrumentation duct with very high precision.
The water contained in the instrumentation conduit cannot penetrate the thermowell 14, the end 14a of which is sealed.
When the end of the thermowell has reached the desired zone, the knurled head 33 of the guide rod 24 is fixed in rotation and the key 23 is turned anticlockwise using a tool engaging with flats 37 machined on the head 23a of the key 23.
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The key 23 which is integral in rotation with the nut 22 by means of the recesses 34 engaged on the flats 32 of the nut 22 causes the nut 22 to rotate in the anticlockwise direction, so that the nut is screwed onto the threaded part 30 of the axis 21 having a pitch to the left. Simultaneously, because the guide rod 24 is kept fixed in rotation by means of the knurled head 33, the nut 22 is unscrewed relative to the threaded part 24a of the guide rod 24.
The screwing of the nut 22 on the threaded part 30 of the axis 21 produces a compression of the elastic tubular sealing membranes 25a and 25b between the end of the nut 22 opposite the wrench 23 and the shoulder of the flange 31 of axis 21.
As can be seen in FIGS. 7 and 8 showing the production of the seal around the axis of the extension for two variant embodiments differing in the shape of the flange 31, the membranes 25a and 25b expand radially to come into contact with the inner surface of the instrumentation duct 5. In addition, the membranes 25a and 25b come into tight contact with a shoulder of the flange 31 and with the periphery of the axis 21, which makes it possible to completely isolate, by closing of the annular space between the axis 21 and the internal surface of the duct 5, the part of the instrumentation duct 5 on which the manual closing valve and / or the nozzle is disposed, of the part of the instrumentation duct in which has been pushed back the thermowell 14 which is in communication with the tank of the nuclear reactor filled with water.
In addition, the screwing of the nut 22 anticlockwise on the threaded part 30 having a pitch to the left of the axis 21 ensures the unscrewing of the nut engaged on the threaded part 24a of the guide rod 24.
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The screwing of the nut 22 is continued on the threaded part 30 of the axis 21, until the nut 22 is completely separated by unscrewing the threaded part 24a from the guide rod 24.
It is then possible to extract from the instrumentation duct, the assembly constituted by the guide rod 24 and the key 23.
There remains, inside the instrumentation conduit, in a zone located upstream of the manual safety valve or between the manual safety valve and the nozzle, a set of tight closure of the end of the thermowell 14 constituted by the axis 21 on which are engaged the sealing membranes 25a and 25b which are maintained in an expanded state ensuring the sealed closure of the annular space between the axis 21 and the inner surface of the instrumentation conduit, by the nut 22. This sealed closure assembly retains the water filling the nuclear reactor vessel and penetrating the instrumentation conduit and prevents any entry of water into the instrumentation room when the intervention on the manual safety valve or on the nozzle.
After carrying out the intervention on the manual safety valve or on the spout, the assembly consisting of the guide rod 24 and the key 23 is replaced inside the instrumentation conduit, so as to ensure the engagement of the recesses 34 of the key 23 on the part of the nut 22 comprising the flats 32, then by turning the knurled head 33 of the guide rod 24, the guide rod is assembled with the nut 22, via the threaded part 24a of the guide rod 24.
The head 33 of the guide rod 24 is then fixed fixed in rotation and the head 23a of the key 23 is made to rotate clockwise,
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so as to unscrew the nut 22 from the threaded part 30 of the axis 21, which makes it possible to return the sealing membranes 25a and 25b to their original unexpanded state.
The thermowell 14 can then be moved inside the instrumentation conduit, so as to extract it from the conduit until its end part in which the threaded part 29 of the axis 21 is engaged. of the intervention device 20 is projecting at the outlet end of the nozzle 8.
The axis 21 can then be separated from the end portion of the thermowell 14 by unscrewing the axis 21.
After having dismantled the intervention tool which is separated from the thermowell and the instrumentation duct, the extension part is fixed to the end part of the thermowell, by means of a part. connection and the nut fixed on the outlet part of the nozzle. The thermowell and the instrumentation conduit are then ready to be used again to ensure the introduction and the guidance of measurement probes in the core of the nuclear reactor.
All operations can be carried out from the instrumentation room of the nuclear reactor, under excellent conditions with regard to the radiation protection of personnel carrying out repairs on the instrumentation duct. In fact, the method according to the invention can be implemented without removing the thermowell from the instrumentation conduit and without any risk of radioactive fluid flowing into the instrumentation room.
In addition, due to the sealed closure of the end of the thimble, any ingress of water inside the thimble is avoided during the intervention.
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The intervention tool 20 shown in FIGS. 3 and 4 is a tool which has a first part intended to remain inside the instrumentation duct during the intervention and a second removable part which is extracted during the intervention. and which makes it possible to set up and dismantle the first part ensuring the sealed closure of the thermowell and of the instrumentation duct.
In the event that the intervention on the instrumentation conduit does not involve any cutting or welding of the instrumentation conduit, it may be possible to leave in place, inside the instrumentation conduit, the assembly of the intervention system. This possibility exists in particular when carrying out interventions on the nozzle which is fixed to the instrumentation conduit by means of screw connections. Installation and removal of the spout can be easily accomplished by screwing or unscrewing the mounting nuts.
FIGS. 5 and 6 show a second embodiment of an intervention device making it possible to implement the method according to the invention, this intervention device being able to be left in place inside the conduit instrumentation, during an intervention, for example on the nozzle of the instrumentation duct.
The intervention device represented in FIGS. 5 and 6 and generally designated by the reference 40 comprises an axis 41 and a tubular spacer 42, the lengths of which are adapted according to the intervention to be carried out and the position of the zone. in which a tight closing of the instrumentation duct must be carried out.
The pin 41 has a threaded part 43 at a first end, a second threaded part 44 at a
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second end, a central smooth cylindrical body and, interposed between the smooth cylindrical body and the first threaded end portion 43, a flange 45 projecting radially relative to the body of the axis 41.
Between the flange 45 and the threaded part 43 is formed a groove for housing an O-ring seal 46.
The intervention device 40 also comprises two tubular sealing membranes 47a and 47b, a tubular spacer 48 intended to be interposed between the sealing membranes 47a and 47b, a tightening nut 49, a blind nut 50 and a washer d 'support 51.
We will now describe the use and mounting at the end of a thermowell 14 of the intervention device shown in FIGS. 5 and 6.
In a first phase, as previously, the output nut of the nozzle 8 of the instrumentation duct is unscrewed, the extraction of the end portion of the thimble from the nozzle and the separation of the finger of the glove of its extension.
The threaded part 43 of the axis 41 of the intervention device 40 is then screwed into the threaded part 19 of the opening of the thimble 14. The screwing of the axis 41 is continued until the moment when the seal 46 introduced into the groove between the threaded portion 43 and the flange 45 of the axis 41 is tightly sealed against the entry chamfer of the thermowell 14. To ensure effective tightening and setting by pressing the seal 46, it is possible to provide flats on the flange 45 making it possible to take hold of a screwing tool on the axis 41.
The membrane 47a which then comes to rest on the shoulder of the flange 45 situated on the side of the smooth part of the axis 41 is then threaded onto the smooth part of the axis 41.
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the axis 41, then the spacer 48, the membrane 47b and the spacer 42. The assembly engaged on the axis 41 is maintained, by means of the nuts 49 and 50 and the washer support 51.
By pushing on the intervention device 40, from the instrumentation room of the nuclear reactor, the thermowell 14 is moved inside the instrumentation conduit upstream to an area located upstream of the 'organ on which one wishes to carry out an intervention. For example, in the case where the intervention must be carried out on the nozzle 8 of the instrumentation duct, the thermowell 14 is moved upstream in the instrumentation duct 5, until its part d end 14a reaches zone 36 located between the nozzle 8 and the manual valve 7, represented in FIG. 2. The blind nut 50 is then kept fixed and locked on the axis 41, immobile in rotation, while performs the screwing of the nut 49. Maintaining the nut 50 keeps the axis 41 fixed in rotation.
It is thus possible to move the spacer 42 which is in abutment on the tubular sealing membrane 47b in the direction of the thimble 14. The displacement of the spacer 42 makes it possible to achieve a radial expansion of the sealing membrane 47b and, through the spacer 48, the sealing membrane 47a.
The radial expansion of the sealing membranes 47a and 47b makes it possible, as described above with reference to FIGS. 7 and 8, to seal the annular space between the axis 41 of the intervention device 40 and the interior surface of the instrumentation duct 5.
In the case of the intervention device 20 which has been described above and which is shown in FIGS. 3 and 4, after having made the seal in the instrumentation duct, part of the
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intervention device for moving the thermowell and expanding the waterproofing membranes
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you.
In the case of the intervention device 40 shown in FIGS. 5 and 6, the entire intervention device is left in place inside the instrumentation duct during the intervention on a piece of equipment which is preferably the nozzle 8 of the instrumentation duct.
At the end of the intervention, the sealing membranes 47a and 47b are returned to their original state, by unscrewing the nut 49, the elastic membranes returning to their non-expanded position as shown in FIG. 5 A pull is then made on the end of the thimble 14 so that this end protrudes from the outlet of the nozzle 8. The thimble extender is then replaced.
The tubular waterproofing membranes 35a and 35b used on the intervention device 20 and the waterproofing membranes 47a and 47b used on the intervention device 40 can be constituted by simple rubber sleeves or by a set of two elements flexible coaxial threaded one on the other. In the latter case, the internal element is for example a thin metal cuff, for example with a thickness of between 0.2 and 0.5 mm and the external element is a sleeve made of natural rubber. The internal element can be machined on its periphery to include longitudinal grooves which have the purpose of increasing the flexibility of the sealing membrane and of facilitating its expansion.
In all cases, the method according to the invention makes it possible to carry out interventions in a very safe manner without the risk of introducing contaminated fluid into the
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instrumentation room of the reactor and without extraction of the thermowell from its instrumentation duct.
The invention is not limited to the embodiments which have been described.
This is how intervention devices can be imagined making it possible to seal the end of the thimble tightly, to move the thimble inside the instrumentation duct and to seal the end of the thimble. annular space between the intervention device constituting an extension of the thermowell and the instrumentation conduit, in a manner different from those which have been described above.
A seal can be used around the axis of the extension, consisting of a single elastic sleeve.
The invention applies to any nuclear reactor comprising instrumentation conduits in which thermowells can be moved. In particular, the invention applies as well to the case of instrumentation conduits whose terminal part, inside an instrumentation room is in a horizontal arrangement as to the case of nuclear reactors comprising conduits instrumentation whose terminal part is in a vertical arrangement.