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"Dispositif pour le groupement d'assemblaaes"
La présente invention concerne un dispositif pour le groupement d'assemblages, en particulier des assemblages de combustible nucléaire, les assemblages considérés ayant une petite section transversale comparativement à celle d'assemblages courants traités entre autres pour leur évacuation définitive.
Dans l'état présent des choses, la manipulation de ces assemblages de petite section transversale et les conditionnements ou emballages nécessaires à leur stockage, lors de leur mise au rebut, nécessiteraient des installations de traitement (et conditionnement) et du matériel (comme les "bouteilles" destinées à contenir ces assemblages pour leur évacuation définitive) différents de celles et celui prévus pour des assemblages courants.
Pour fixer un ordre d'idée pour l'homme de métier, citons par exemple comme assemblages courants ceux que l'on trouve dans les présentes centrales nucléaires de Doel et de Tlhange dont les réacteurs sont du type à eau légère et, comme assemblages de petite section transversale, ceux qui sont en service dans le réacteur BR3 du Centre Nucléaire de Mol.
La présente invention a pour but d'éviter, pour les assemblages de petites sections transversales, les problèmes d'installations de traitement et de conditionnement et de matériel différents de celles et celui pour les assemblages courants et donc les coûts très importants liés à cela.
A cet effet, Il a été recherché comment grouper efficacement des assemblages de petite section transversale pour les
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intégrer aisément dans le circuit de traitement et de conditionnement des assemblages courants.
Ce problème est résolu de façon surprenante suivant l'invention, par le fait que le dispositif prévu pour le regroupement comporte au moins un support comprenant une ossature métallique qui présente notamment une forme de prisme droit à base s'inscrivant dans un carré et dont le fond est fermé pour supporter les assemblages de petite section et la face supérieure est ouverte au moins pendant l'introduction des assemblages dans le support, et par le fait que la section transversale du support est sensiblement la même que celle d'un assemblage courant et est exploitée pour y pouvoir déposer l'un à côté de l'autre au moins deux assemblages de petite section transversale.
Ainsi les divers assemblages de petite section peuvent être aisément manipulés de façon groupée, tout au long des phases de traitement, de contrôle et/ou de conditionnement d'assemblages à mettre par exemple au rebut. De plus, ces assemblages étant supportés par ledit support ont moins de risques d'être endommagés au cours des manipulations successives nécessaires, même lorsque l'âge ou l'irradiation les a rendus fragiles.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, le support comporte des parois qui divisent son espace interne en compartiments séparés destinés à recevoir chacun au moins un assemblage, les parois s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal du support à partir de son fond et s'étendant notamment sensiblement depuis cet axe longitudinal vers au moins une des faces latérales du support.
Etant donné que, d'une part, les assemblages courants présentent usuellement une section transversale carrée et que, d'autre part, ceux de petite section transversale sont par exemple hexagonaux, il n'est pas évident de loger ces derniers de façon aisée et rentable dans la même section transversale.
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Cependant, suivant une forme de réalisation particulière de l'invention, le support a une section transversale carrée et celle-ci est divisée par les parois susdites en quatre sections transversales partielles libres, donnant des compartiments destinés à recevoir de préférence des assemblages de section transversale hexagonale, ces sections transversales partielles libres étant alors délimitées de préférence par des rectangles dont une dimension correspond, avec un jeu connu, au cercle Inscnt dans la section transversale hexagonale et dont l'autre dimension correspond, avec un jeu connu, au cercle circonscrit à la même section transversale hexagonale.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, Il est associé au support, de préférence de façon amovible, du côté de la face supérieure ouverte du support un moyen, notamment une couronne, de positionnement et d'orientation des assemblages à placer dans le support, dont la section transversale d'ouverture inférieure a sensiblement les mêmes forme et dimensions que celles desdits assemblages, la section transversale d'ouverture de la couronne s'évasant à mesure qu'elle s'écarte de l'ouverture inférieure vers l'ouverture supérieure de ladite couronne, la couronne étant agencée à l'aplomb d'un compartiment à charger d'un assemblage.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront des revendications secondaires et de la description des dessins qui sont annexées au présent mémoire et qui Illustrent, à titres d'exemples non limitatifs, des éléments du dispositif, et principalement le support d'assemblages, suivant l'invention.
La figure 1 représente en élévation et en perspective une vue schématique d'un support de l'invention.
La figure 2 représente schématiquement une coupe transversale, suivant le plan ll-ll de la figure 1, à travers le support muni de quatre assemblages de petite section hexagonale.
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La figure 3 montre schématiquement en élévation et en perspective une couronne en tant que moyen d'orientation et de positionnement.
La figure 4 montre schématiquement dans une vue en élévation, une coupe verticale d'un emballage, connu en soi, pendant un chargement d'assemblages dans un compartiment déterminé d'un support suivant l'invention.
La figure 5 montre schématiquement, dans une vue en plan, une première structure amovible munie de couronnes, destinée au chargement sélectif d'assemblages dans les compartiments de supports qui peuvent être disposés à l'avance dans l'emballage précité
La figure 6 montre schématiquement, dans une vue en plan, une seconde structure amovible munie de couronnes, destinée également au chargement d'assemblages dans les compartiments des supports cités au sujet de la figure 4.
La figure 7 montre schématiquement, dans une coupe transversale, une chambre de l'emballage précité, équipée pour une vérification d'étanchéité des assemblages contenus dans un support.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Le dispositif de l'invention est destiné à grouper des assemblages 1 (figures 1 et 2), tels que des assemblages de crayons combustibles nucléaires, qui ont une petite section transversale comparativement à celle d'assemblages courants traités entre autre pour leur stockage, par exemple dans des emballages 18 (figure 4) connus à entreposer et/ou transporter en sécurité.
Suivant l'invention, le dispositif comporte au moins un support 2 comprenant une ossature métallique 3 qui présente notamment une forme de prisme droit à base s'inscrivant dans un carré, telle qu'un parallélépipède droit à base carrée, lorsque les assemblages courants à traiter dans les installations susdites ont cette forme.
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L'ossature métallique 3 comporte un fond 4 sur lequel est posé le support en cours d'utilisation. Ce fond 4 est fermé de façon à supporter les assemblages 1 à grouper tandis que la face supérieure 5 du support 2 est ouverte, au moins pendant l'introduction des assemblages 1 dans le support 2.
De plus, la section transversale hors tout du support 2 est sensiblement la même que celle des assemblages courants précités et est exploitée pour disposer dans le support 2, t'un à côté de l'autre, au moins deux assemblages 1 de petite dimension transversale.
Avantageusement, le support 2 peut comporter des parois 6 qui divisent son espace interne en compartiments 7 séparés destinés à recevoir chacun au moins un assemblage 1 de petite section. Les parois 6 s'étendent de préférence parallèlement à l'axe longitudinal 8 (figure 2) du support 2 à partir de son fond 4 et elles s'étendent notamment sensiblement depuis cet axe longitudinal 8 vers au moins une des faces latérales 9 du support 2.
Les parois 6 peuvent être par exemple pleines et/ou comporter, tout comme d'autres éléments du support 2 (par exemple le fond 4), des matériaux qui absorbent des neutrons, de façon à réduire la cntlclté des matières fissiles groupées dans le support 2. Cette criticité étant éventuellement supérieure à celle des assemblages courants pris séparément, la différence peut être ainsi absorbée par le support 2 de façon à ce que les emballages 18 des assemblages courants ainsi que les installations de traitement de ces derniers puissent être utilisés pratiquement tels quels, sans autre mesure de protection contre cet accroissement de cntlclté
En particulier, lorsque le support 2 a une section transversale carrée semblable à celle d'assemblages courants,
elle peut être divisée par les parois 6 en quatre sections transversales partielles libres, donnant des compartiments 7 destinés à recevoir des assemblages 1 notamment de section transversale hexagonale. Lesdites sections transversales partielles libres, entre les parois 6 et l'ossature 3
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du support 2, sont par exemple des rectangles, comme cela apparaît à la figure 2, dont une dimension (hauteur ou base) correspond, avec un jeu connu, au cercle Inscrit dans ladite section hexagonale tandis que l'autre dimension (respectivement base ou hauteur) du rectangle correspond, avec un jeu connu, au cercle circonscrit à la même section hexagonale Comme le montre la figure 2,
les quatre rectangles peuvent donc être égaux et superposables par rotations successives de 90 autour de l'axe longitudinal 8 du support 2. L'épaisseur des parois 6 peut correspondre alors sensiblement à la différence entre les diamètres desdits cercles Inscrit et circonscrit.
Deux assemblages 1 peuvent présenter une orientation repérée par la lettre A à la figure 2 et occupent des positions A 1 et A2 sur une diagonale de la section carrée. Les deux autres-assemblages 1 présentent une orientation repérée par la lettre B et occupent des positions B 1 et B2 sur l'autre diagonale de la section carrée
Avantageusement, au moins les faces latérales 9 du support 2 présentent de grandes ouvertures.
Les parois 6 et le fond 4 peuvent également être munis de passages de dimension suffisante Ainsi peut être assuré un passage de gaz, de liquide et/ou de tout autre fluide tels de l'eau, du métal fondu, du sable, de la limaille, etc. que l'on souhaite laisser s'échapper ou s'intercaler entre les assemblages et/ou composants d'assemblages et le support 2, par exemple pour un enfouissement définitif, dans du sable, de l'ensemble complet support 2/assemblages 1 de la même manière que celle envisageable pour le conditionnement à grande échelle des assemblages courants des réacteurs à eau légère
Le support 2 est muni de préférence, du côté de sa face supéneure 5, d'un moyen de préhension 10 du genre connu, utilisé pour la manutention, de matériaux radioactifs ou d'assemblages courants et/ou de leurs emballages.
Ce moyen connu qui n'est ni représenté ni
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décrit en détail peut être amovible et retiré alors par exemple pour faciliter l'opération de chargement du support 2 avec des assemblages 1
Le fond du support 2 peut être équipé de façon appropriée de manière à amortir/absorber des chocs d'assemblages 1 qui tombent dessus et/ou la chute accidentelle du support lui-même, en vue de réduire des risques d'accidents lors de fausses manoeuvres éventuelles.
Le fond 4 du support 2 peut comporter des surfaces en biais ou chanfreinées (non représentées), afin de faciliter l'introduction du support 2 dans un espace ou chambre 19 (figure 4) de stockage et/ou de traitement (décnt ci-après). Le fond 4 peut comporter des matériaux qui absorbent des neutrons, en particulier lorsque des supports 2 sont superposés dans une même chambre d'un emballage 18 décrit ci-après
Pour aider au chargement d'assemblages 1 dans le support 2, il est avantageux de prévoir, associé au support 2, au moins un moyen 11 (figures 3 et 4) de positionnement et d'orientation des assemblages 1 à placer dans le support 2.
Ce moyen 11 peut avoir la forme d'une couronne 12 dont la section transversale d'ouverture Inférieure 13 a sensiblement les mêmes formes et dimensions que celles des assemblages 1 La section transversale d'ouverture de ladite couronne 12 s'évase à mesure qu'elle s'écarte de l'ouverture inférieure 13 vers l'ouverture supéneure 14 de cette même couronne 12. La couronne 12 est agencée à l'aplomb d'un compartiment 7 dans lequel dot être chargé un assemblage 1 et est onentée autour de son axe longitudinal (vertical en cours d'utilisation) en fonction de la position à donner à l'assemblage 1 dans ledit compartiment 7.
La couronne 12 est ensuite maintenue dans cette position au moins pendant l'introduction de l'assemblage 1 dans le compartiment 7 concerné
La couronne 12 de la figure 3 illustre un cas d'exemple adapté à la section transversale hexagonale précitée des assemblages 1. Les six dents 15 de la couronne 12 présentent des flancs latéraux Inclinés de manière à guider les sommets 16 (figure 2) de la section
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transversale hexagonale de chaque assemblage 1 vers un coin 17 respectif (figure 3) de l'ouverture inférieure 13 pour obtenir l'orientation souhaitée de l'assemblage 1 dans son compartiment 7, quelle que soit l'orientation de départ de l'assemblage 1 autour de son propre axe longitudinal et malgré un désalignement maximum déterminé (par exemple un maximum de 20 mm)
de ce dernier par rapport à l'axe longitudinal de la couronne 12 et donc du compartiment 7 correspondant.
La figure 4 montre ce que l'on appelle dans le métier un emballage 18 destiné à contenir des assemblages à évacuer. Un tel emballage 18 peut consister en un caisson cylindrique étanche divisé en chambres 19 par des cloisons 20 verticales. Comme cela apparaît à la figure 4, plus d'un support 2 peut être superposé dans chaque chambre 19.
Plutôt que de prévoir une couronne 12 par compartiment 7 d'un même support 2, et d'être alors limité dans le choix des dimensions radiales de ces couronnes 12 et donc des tolérances de désalignement admissibles pour l'introduction des assemblages 1 dans les compartiments 7, il peut être avantageux de réaliser une structure 21, (figures 4,5 et 6) ou un mécanisme (robotisé ou non) comportant plusieurs couronnes 12. Les couronnes 12 sont alors avantageusement disposées à des distances déterminées l'une de l'autre, et/ou peuvent être déplacées, de façon à ce que leurs positions puissent correspondre à (être d'aplomb au-dessus d') un compartiment 7 choisi de supports 2 respectifs disposés en dessous de la structure 21 et aux mêmes distances déterminées l'un de l'autre comme cela apparaît à l'examen de la figure 5.
Ces distances peuvent être choisies en fonction de la disposition des supports 2 dans les chambres 19.
Un premier type de structure 21 amovible et déplaçable est représenté à la figure 5. Cette structure 21 comporte par exemple un anneau 22, pour prendre appui sur une portée 23 de l'emballage 18 (figure 4), et une traverse 24 supportant par exemple quatre couronnes
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12. Deux de ces couronnes 12, portant la référence 12A, sont orientées de façon à correspondre à l'orientation A des assemblages 1 de la figure 2. Les deux autres couronnes 12, portant la référence 12B sont orientées pour correspondre à l'orientation B des assemblages 1 de la figure 2.
Chaque fois, une couronne 12A et une couronne 12B sont disposées au départ au-dessus d'une même chambre 19 dans laquelle est disposée un support 2 à charger d'assemblages 1.
Un moyen 25 connu (figure 4), amène un assemblage 1 audessus de la couronne 12, par exemple une couronne 12B de la figure 5, disposée et orientée au-dessus d'un compartiment 7 d'un support 2 chargé dans la chambre 19 sous cette couronne 12B. L'orientation et la position de cette couronne 12B correspondent à la position et à l'orientation B2 de la figure 2. L'assemblage 1 porté par le moyen 25 peut être descendu dans ladite couronne 12B, être orienté correctement par celle-cl et être descendu jusqu'au fond du support 2 concerné De la même manière, un assemblage 1 peut être amené dans un second support 2 en utilisant la seconde couronne 12B précitée. Ensuite, l'utilisation des autres couronnes 12 portées par la structure 21, permet de poursuivre le chargement des supports 2 placés dans des chambres 19.
L'homme de métier comprend aisément que, par rotation de la structure 21, on peut charger de la même manière d'autres supports 2 L'utilisation de différentes structures 21, équipées de plus ou moins de couronnes 12 disposées différemment, permet de compléter le chargement des supports 2 dans la plupart des chambres 19, en tenant compte de la position de chacun Les chambres 19 les moins accessibles, comme celles proches de la paroi de l'emballage 18, ou des niveaux Inférieurs dans des chambres 19, peuvent recevoir un support 2 préalablement chargé d'assemblages 1, par exemple, alors qu'il est dans le haut d'une chambre 19 mieux située pour effectuer cette opération à l'aide du moyen 25 connu qui amène les assemblages 1.
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Un autre type de structure 21 est représenté sous la référence 21A à la figure 6. Cette structure 21A comporte également un anneau 22 mis en appui sur la portée 23 de l'emballage 18. Cette structure 21A peut comporter au moins un bras horizontal 26 qui peut pivoter, autour d'un axe vertical 27 fixé à l'anneau 22, et qui peut être équipé de deux couronnes 12A et 12B dont l'orientation correspond respectivement à l'orientation A ou B de la figure 2.
L'homme de métier comprend aisément que par rotation comme ci-dessus de la structure 21A, autour d'un axe vertical, sur la portée 23, par translation de la structure 21 sur la portée 23 et par rotation du bras 26 autour de l'axe vertical 27, t) est possible de mettre les couronnes 12A, 12B à l'aplomb de compartiments 7 de supports 2 disposés dans des chambres 19 de l'emballage 18, afin de charger correctement lesdits compartiments 7 avec des assemblages 1. Le cas échéant, des chambres 19 Inaccessibles pour les couronnes 12A, 12B seront garnies de supports 2 qui auront été disposés temporairement dans des chambres 19 accessibles pour les couronnes 12A, 12B et qui y auront été chargés alors, au préalable, avec des assemblages 1.
Qu'il s'agisse de la structure 21 de la figure 5 ou de celle 21A de la figure 6 ou encore d'autres qui vont de soi pour l'homme de métier au vu de ce qui est expliqué dans le présent mémoire, un chargement des supports 2 avec des assemblages 1 peut être effectué chaque fois au niveau supérieur de l'emballage 18 de la figure 4 et des supports 2 ainsi chargés peuvent être descendus, par des moyens connus, au niveau inférieur du même emballage 18.
Comme on le voit, un avantage surprenant du dispositif de l'invention consiste en ce que le chargement des assemblages 1 dans les supports 2 peut être effectué directement dans l'emballage 18 de stockage ou de transport, et cela dans une ou plusieurs chambres 19 préférées, par exemple, pour des raisons d'accessibilité, et en ce que les
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supports 2 chargés d'assemblages 1 peuvent être ensuite déplacés vers d'autres chambres 19.
En se basant sur ce principe de déplacement de supports 2 chargés vers d'autres chambres 19, il est apparu avantageux d'équiper le dispositif de l'invention avec des moyens 30 de contrôle des assemblages 1 stockés dans l'emballage 18. Ces moyens de contrôle 30 peuvent ainsi être prévus dans une chambre 19 déterminée. Ils peuvent être agencés pour détecter un ou des supports 2 contenant des assemblages 1 qui ne sont plus étanches et qui fuient, c'est-à-dire qui laissent passer des produits radioactifs, après un temps de stockage.
Lesdits moyens de contrôle 30 destinés à cette détection peuvent comprendre (figure 7) une chemise étanche 31 comportant un fond 32 et un collet externe 33, du côté de l'ouverture 34 située vers le haut. La chemise 31 peut être Installée dans une chambre 19, son collet externe 33 reposant sur les cloisons 20 de ladite chambre 19 L'ouverture 34 de la chemise 31 peut être fermée de façon étanche par un couvercle 35 grâce à un joint torique disposé entre le collet 33 et le couvercle 35.
Par exemple le couvercle 35 est muni d'une entrée 36 d'air éventuellement sous pression et d'une tubulure 37 d'évacuation d'eau dont l'onfice 38 dans la chemise 31 est située près du fond 32 de cette dernière
Les moyens de contrôle 30 tels que décnts comprennent encore un dispositif de contrôle (non représenté) de l'air sortant de la tubulure 37 d'évacuation d'eau lorsque celle-ci a été aspirée de la chemise 31 ou chassée de celle-ci par de l'air introduit sous pression par l'entrée d'air 36.
Les moyens de contrôle 30 permettent de réaliser un test d'étanchéité d'assemblage 1 en ce qui concerne des fuites de produits radioactifs, ce test étant connu sous le nom de"dry sipplng". Pour ce faire, un support muni d'assemblages 1 est introduit par l'ouverture 34 dans la chemise 31. Le couvercle 35 est placé pour fermer de façon
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étanche ladite chemise 31. Rappelons que dans le métier des opérations de manutention d'assemblages 1 se font usuellement dans l'eau et que de l'eau se trouve ainsi dans la chemise 31. Si l'eau est chassée de la chemise 31 par de l'air sous pression, le poids du couvercle 35 peut être choisi pour assurer l'étanchéité nécessaire.
L'eau, et ensuite de l'air, contenus dans la chemise 31, sont évacués par la tubulure 37, soit par aspiration directe, soit par une injection d'air sous pression par l'entrée 36. L'air introduit est chauffé afin de provoquer l'ouverture d'éventuelles microfissures que peuvent comporter un ou des assemblages 1 contenus dans support 2 et donc afin de rendre plus sensible la ou les fuites de produits radioactifs. L'air chaud sortant de la tubulure 37 est analysé par le dispositif de contrôle pour y déterminer l'absence ou la présence de produits radioactifs. Si de tels produits sont détectés, le support 2 est progressivement déchargé de ses assemblages 1 pour déterminer exactement le ou les assemblages 1 qui doivent par exemple être enfermés dans des bouteilles spéciales étanches connues.
Puisque, dans le cas du support 2 des figures 1 et 2, quatre assemblages 1 sont contrôlés simultanément et qu'usuellement ceux qui ont une ou des fuites sont minoritaires, on comprendra que le contrôle cidessus prendra beaucoup moins de temps que dans les cas connus de contrôle d'un assemblage 1 à la fois.
On notera que l'étanchéité de la chemise 31 ne doit être assurée que sur la hauteur allant du couvercle étanche 35 jusqu'au fond 4 du support 2 qui y est placé, l'eau en dessous de ce fond 4 ne gênant pas les opérations de contrôle de l'air. La chemise 31 peut être donc formée par les cloisons 20 de la chambre 19 déterminée, ces cloisons 20 étant étanches sur la hauteur précitée.
Les moyens de contrôle étant prévus dans l'emballage 18, ! t suffit de prendre un support 2 d'une chambre 19, de le placer dans la chemise 31 ou chambre 19 aménagée pour le contrôle, de réaliser le contrôle décrit ci-dessus et, si aucune fuite n'est détectée, de replacer le
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support 2 dans sa chambre 19 ou dans une chambre 19 réservée à cet effet. Ainsi, il est intéressant de garder d'office dans un emballage 18 au moins une chambre 19 ou un niveau supérieur d'une chambre 19 libre pour ce genre d'opération.
Les couronnes 12 peuvent être réalisées en bronze moulé Les structures 21 et 21A peuvent être des plaques métalliques.
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.
Selon les enseignements et les indications ci-dessus de l'invention, l'homme de métier peut aisément adapter le support 2 à d'autres nombres et formes de sections transversales d'assemblages 1 de petite section transversale à traiter, en fonction de la section transversale des assemblages courants déjà en cours de traitement dans des Installations existantes d'emballage, d'enfouissement, etc.