EP3719814A1 - Plot de guidage a deformation controlee pour structure destinee au chargement/dechargement d'un emballage, notamment de transport et/ou d' entreposage de matieres radioactives - Google Patents

Plot de guidage a deformation controlee pour structure destinee au chargement/dechargement d'un emballage, notamment de transport et/ou d' entreposage de matieres radioactives Download PDF

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EP3719814A1
EP3719814A1 EP20168001.4A EP20168001A EP3719814A1 EP 3719814 A1 EP3719814 A1 EP 3719814A1 EP 20168001 A EP20168001 A EP 20168001A EP 3719814 A1 EP3719814 A1 EP 3719814A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
packaging
guide
hexagon
loading
stud
Prior art date
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Pending
Application number
EP20168001.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Xavier JEANNINGROS
Claude Leroy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/06Details of, or accessories to, the containers
    • G21F5/14Devices for handling containers or shipping-casks, e.g. transporting devices loading and unloading, filling of containers
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/06Details of, or accessories to, the containers
    • GPHYSICS
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    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/06Details of, or accessories to, the containers
    • G21F5/08Shock-absorbers, e.g. impact buffers for containers

Definitions

  • the present invention relates to the field of transport and / or storage packaging for radioactive materials, such as radioactive waste or nuclear fuel assemblies, new or irradiated.
  • It relates more particularly to the loading / unloading structures of such packaging, in particular those near storage or maintenance pits.
  • a radioactive material storage and / or transport package generally includes, as the outer envelope, packaging.
  • the body of a package is formed of a lateral body usually designated by the term “ferrule”, a base and at least one closure cover.
  • a packaging body defines a housing cavity of an assembly containing radioactive material, for example a basket housing nuclear fuel assemblies or waste cases.
  • a package In its transport configuration, a package is equipped with shock absorbing covers, generally at the bottom and at least one cover.
  • the safety demonstration of the packaging loaded with radioactive materials is based in particular on regulatory drop tests, such as a fall from a height of 9 meters. To meet these requirements, steps are taken to limit the plastic deformation of the packaging body, so as to guarantee the sealing of the cavity housing the radioactive materials. The compliant packaging is then approved.
  • the inventor has updated a situation that some packaging could encounter and which is not covered by the transport safety reference system.
  • This situation occurs when a package is in a loading configuration on a supporting structure.
  • the packaging is devoid of its shock-absorbing covers, and it is brought above a loading pit by means lift, then lowered into the loading pit, in order to be positioned on a platform of a supporting structure to ensure the maintenance of the packaging.
  • the latter is equipped with guide pins, preferably four in number equi-distributed angularly at 90 ° to each other with respect to the center of the tray.
  • the figure 1 shows schematically in perspective view the loading of a packaging 1 for transporting and storing radioactive material within a loading structure 2.
  • the packaging 1 is devoid of its shock-absorbing covers.
  • the structure 2 comprises a loading platform 20.
  • Guide studs 3a, 3b, 3c, 3d, are fixed on the platform 20 by being equi-distributed angularly at 90 ° to each other around the platform 20.
  • the figure 2 shows a top view of the plumb but eccentric positioning of a package 1 relative to the four guide pads 3a, 3b, 3c, 3d, in the approach phase.
  • the inventor has updated that in the event of the packaging falling in this approach phase, the packaging could be punctured by one or more of the current guide pins. To date, this drop configuration is not provided for by the packaging transport safety reference system.
  • the patent KR101473712B1 discloses a solution making it possible in particular to ensure the centering of such a package by means of three studs arranged around a strapping.
  • the guide studs disclosed are massive and have a generally angular shape. Thus, in the event of accidental fall of the packaging, such studs would not that increase the risk of damage to the packaging by punching.
  • the guide pads disclosed also require modification of the existing packaging.
  • the patent FR3020173B1 offers shock absorbers arranged at the corners of the packaging. These shock absorbers de facto ensure the positioning of the packaging relative to a host structure, but they necessarily require a modification of the packaging. In addition, these shock absorbers are not suitable for cylindrical shaped packaging.
  • the aim of the invention is to respond at least in part to this need.
  • normal displacement speed is meant here and in the context of the invention, a speed at which the packaging is loaded which corresponds to normal loading conditions.
  • an "excessive speed” is a speed higher than a normal speed, and at which the packaging is likely to move following a fall or an abnormal loading.
  • the body of the stud consists of a metal part in the general shape of an internally empty hexagon further comprising a guide plate for the packaging, the guide plate being flat and folded inwards. of the upper part of the hexagon, each corner of the hexagon constituting a plastic ball joint.
  • the inventor thought of guaranteeing the punching of the packaging limited to the point of not having any specific safety of the installation to be guaranteed. , rather than ensuring the integrity of the packaging at all costs in a potential puncture situation due to a fall.
  • the inventor has essentially defined a guide stud whose stiffness is sufficient to position the packaging in a range of forces undergone linked to normal loading operation, but which loses this stiffness in a range of forces undergone greater , linked to accidental operation, in the event of the packaging falling and / or moving too quickly along the vertical axis of the block.
  • a stud according to the invention will have to be dimensioned on a case-by-case basis, the dimensioning being adapted to the particular configuration of the dedicated installation. packaging (handling height, weight of the packaging, thickness of the metal wall of the packaging specific to each type of packaging).
  • the guide stud has a hexagonal structure as detailed above.
  • Each angle of the hexagonal structure represents one of the plastic hinges, potentially under excessive axial stress.
  • the sufficient stiffness in normal operation is obtained by dimensioning the thickness of the sheets and the opening angle of the hexagon of the guide stud.
  • the hexagon is irregular but symmetrical with respect to the longitudinal axis, the top and bottom faces being of shorter length than the four side faces.
  • angles ⁇ constituting the plastic hinges between the side faces can be between 1 ° and 45 °, preferably between 10 and 20 °.
  • angles constituting the plastic ball joints between a side face and the face above or below may be of the order of 90 ° + a, ie between 91 ° and 135 °.
  • the upper part of the hexagon is truncated in width along a side inclined towards the outside of the hexagon, the guide plate being folded down while being inclined according to the inclination of the side.
  • the inclination of the guide plate makes it possible to promote the sliding of the packaging on it during its positioning.
  • the guide plate is secured to the top face of the hexagon only by its upper end, the plate being folded down with a clearance between it and the inclined face.
  • the guide plate is therefore advantageously mechanically decoupled from the hexagonal structure, both so as not to stiffen the hexagon and to limit the residual height of the structure after impact.
  • the clearance between the sheet and the hexagon makes it possible not to have to add additional stiffness and thus to minimize the residual height of the stud after crushing.
  • the face of the underside of the hexagon being pierced with one or more holes for fixing to a loading structure of the packaging.
  • the face of the underside of the hexagon has an extra thickness compared to the rest of the part. This greater thickness of the underside of the pedestal makes it easier to the deformation of the lower angles of the hexagon, which will also thus minimize the residual height of the stud after crushing.
  • the invention thus makes it possible to overcome the major drawbacks of solutions according to the state of the art.
  • the collapse of a guide pin according to the invention is linked to the limited damage to the packaging and not to a dissipation of the energy from falling or from too high a speed of the packaging, like certain solutions of the 'state of the art.
  • the guide pad according to the invention is therefore designed as a mechanical fuse and not as a damper. Once the guide pin according to the invention is flattened by excessive stress (shock or too high speed) the packaging is in a flat fall situation more conducive to dissipating the energy of falling or too high speed.
  • a stud according to the invention thus provides both the usual function of positioning / guiding a package and a new function of limited punching in the event of a fall or too high loading speed of the package.
  • This new function of a stud according to the invention could be the subject of an approval guaranteeing both the collapse load and the residual height after impact.
  • a stud according to the invention is simple to produce in order to adapt to different packaging and different cases of fall.
  • a guide stud 3 of longitudinal axis X and of symmetry is intended to position a packaging 1 for transporting and storing radioactive materials in a loading structure 2, and furthermore to avoid any risk of puncturing said packaging in the event of a fall or too high speed of movement. of the latter when loading.
  • the body of the stud 3 consists of a metal part 30 in the general shape of a hexagon, internally empty.
  • the hexagon 30 is irregular but symmetrical with respect to the longitudinal axis X, with the faces of the top 31 and the bottom 32 which are of shorter length than the four lateral faces 33.
  • this hexagon 30 allow it to be given sufficient stiffness when it is stressed in the elastic range but which drops drastically when the stud 3 is stressed in the plastic area.
  • this hexagon structure 30 of the guide stud 3 will give it a reduced residual bulk when stressed in the plastic field, which makes it possible to limit the punching of a package.
  • a guide plate 34 which is planar is folded inwards from the upper part of the hexagon. The function of this guide plate 34 is to guide the package 1 during its positioning in the structure.
  • the upper part of the hexagon 30 is truncated in width along a side inclined towards the outside of the hexagon.
  • the guide plate 34 is thus folded down while being inclined according to the inclination of the side.
  • the fact that the sheet 34 is inclined makes it possible to promote the sliding of the packaging, during its positioning.
  • the guide plate 34 is integral with the top face 31 of the hexagon 30 only by its upper end, the plate being folded down with a clearance between it and the inclined face.
  • the sheet 34 is thus mechanically decoupled from the rest of hexagon 30 by the play between them. This mechanical decoupling makes it possible not to add additional stiffness to the part 30 and also to minimize its residual height after crushing.
  • the underside 32 of the hexagon is pierced with one or more through holes 35. These holes 35 serve to fasten the stud 3 to a loading structure of the packaging, in particular to the plate 20, as illustrated in figure 2 .
  • the lower face 32 of the hexagon 30 has a greater thickness than the rest of the hexagon. This extra thickness will make it possible to facilitate the plastic deformation of the lower angles of the hexagon, and therefore to minimize the residual height of the stud 3 after crushing.
  • the guide stud 3 according to the invention has a stiffness which can undergo a sudden variation in the vertical direction, depending on the speed of movement of the packaging which will come into contact.
  • each angle of the hexagon constituting a plastic ball 36 as symbolized by the dotted circles in figure 6A .
  • FIG. 7 there is shown a positioned configuration of a cylindrical package 1, by means of a set of four studs 3a, 3b, 3c, 3d according to the invention, equi-distributed angularly at 90 ° from each other.
  • the inventor has carried out mechanical stress calculations on a guide block according to the invention, in order to clearly demonstrate the effectiveness in the event of abnormal stress, that is to say in the event of a fall or too high speed of the packaging to be positioned.
  • the figure 11 was carried out for a package 1 of 7.5 tonnes falling from a height of 1.8 m.
  • the first damage to the package corresponds to exceeding the density limit of the wooden parts. It intervenes at a force of 400 kN (2 x 200 kN with symmetry).
  • a guide stud 3 which remains intact under normal stress.
  • a maximum axial load on the stud is chosen of the order of 75 kN.
  • the figures 12 and 13 are views resulting from a digital simulation of a stud according to the invention respectively under normal stress (axial force of 75 kN) and under excessive stress (axial force of 400 kN) in a direction along the X axis. digital was produced with the software marketed under the name LS-DYNA.
  • the stud 3 according to the invention and which was the subject of the simulations was dimensioned to undergo a drastic drop in its stiffness from a force of 400 kN.
  • the aim is to avoid plastic deformation.
  • the guide stud according to the invention only deforms elastically (reversible).
  • the guide stud 3 is formed by a metal part in hexagon with a guide plate folded over the hexagon, one can consider any other form of part with stiffness which drops drastically in the event of excessive stress while ensuring its primary function of guiding a package for its positioning.

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Abstract

L'invention concerne un plot de guidage (3) pour structure destinée au chargement/déchargement d'un emballage, notamment de transport et/ou d'entreposage de matières radioactives, comprenant un corps qui s'étend selon un axe longitudinal X à la verticale, dont la forme et les dimensions sont adaptées pour conférer:- une raideur suffisante au corps pour à la fois positionner l'emballage et maintenir le corps intègre, lorsque ce dernier est sollicité par un effort horizontal et/ou vertical exercé par l'emballage en chargement avec une vitesse de déplacement normale, et- au moins une rotule plastique (36) qui effondre ainsi le corps en l'aplatissant, lorsque ce dernier est sollicité par un effort vertical exercé par l'emballage en chargement avec une vitesse de déplacement excessive.

Description

    Domaine technique
  • La présente invention concerne le domaine des emballages de transport et/ou d'entreposage de matières radioactives, comme des déchets radioactifs ou des assemblages de combustible nucléaire, neufs ou irradiés.
  • Elle a trait plus particulièrement aux structures de chargement/déchargement de tels emballages, en particulier celles à proximité des fosses d'entreposage ou de maintenance.
  • Technique antérieure
  • Un colis d'entreposage et/ou de transport de matières radioactives, parfois appelé « château » en France, comporte généralement, en tant qu'enveloppe extérieure, un emballage.
  • Le corps d'un emballage est formé d'un corps latéral usuellement désigné par le terme « virole », d'un fond et d'au moins un couvercle de fermeture. Un corps d'emballage définit une cavité de logement d'un ensemble renfermant des matières radioactives, par exemple un panier logeant des assemblages de combustible nucléaire ou des étuis de déchets. Dans sa configuration de transport, un emballage est équipé de capots amortisseurs de chocs, généralement au niveau du fond et d'au moins un couvercle.
  • La démonstration de sûreté de l'emballage chargé des matières radioactives se fonde en particulier sur des épreuves réglementaires de chute, telle que la chute d'une hauteur de 9 mètres. Pour satisfaire ces exigences, il est fait en sorte de limiter les déformations plastiques du corps d'emballage, de manière à garantir l'étanchéité de la cavité de logement des matières radioactives. Les emballages conformes sont alors homologués.
  • L'inventeur a mis à jour une situation que pourraient rencontrer certains emballages et qui n'est pas couverte par le référentiel de sûreté de transport.
  • Cette situation se produit lorsqu'un emballage est dans une configuration de chargement sur une structure porteuse.
  • Dans cette configuration de chargement, l'emballage est dépourvu de ses capots amortisseurs de chocs, et il est amené au-dessus d'une fosse de chargement par des moyens de levage, puis est descendu dans la fosse de chargement, afin d'être positionné sur un plateau d'une structure porteuse permettant d'assurer la maintenance de l'emballage.
  • Pour assurer le positionnement de l'emballage sur le plateau, ce dernier est équipé de plots de guidage, de préférence au nombre de quatre équi-répartis angulairement à 90° les uns des autres par rapport au centre du plateau.
  • Ainsi, dans la phase d'approche de l'emballage avant sa descente dans la fosse, il est en suspension au-dessus du plateau à une certaine hauteur de celui-ci, avec de plus un positionnement nécessairement excentré par rapport plots de guidage.
  • La figure 1 montre de manière schématique en vue en perspective le chargement d'un emballage 1 de transport et d'entreposage de matière radioactive au sein une structure de chargement 2. L'emballage 1 est dépourvu de ses capots amortisseurs de chocs. La structure 2 comprend un plateau de chargement 20. Des plots de guidage 3a, 3b, 3c, 3d, sont fixés sur le plateau 20 en étant équi-répartis angulairement à 90° les uns des autres autour du plateau 20.
  • La figure 2 montre en vue de dessus le positionnement à l'aplomb mais excentré d'un emballage 1 relativement aux quatre plots de guidage 3a, 3b, 3c, 3d, dans la phase d'approche.
  • L'inventeur a mis à jour qu'en cas de chute de l'emballage dans cette phase d'approche pourrait conduire à un poinçonnement de l'emballage par un ou plusieurs des plots de guidage actuels. A ce jour, cette configuration de chute n'est pas prévue par le référentiel de sûreté de transport de l'emballage.
  • Ils ont alors cherché dans l'art antérieur une solution qui limite le poinçonnement qui pourrait devenir une exigence de sûreté et donc conduire à instruire une analyse de sûreté lourde, spécifique à la configuration inédite de l'installation dédiée à l'emballage.
  • Dans l'art antérieur, il existe ainsi différents moyens de guidage d'emballage de matière radioactive pour assurer son positionnement, soit sur une structure porteuse, soit par rapport à un autre emballage identique.
  • Le brevet KR101473712B1 divulgue une solution permettant notamment d'assurer le centrage d'un tel emballage au moyen de trois plots disposés autour d'un cerclage. Cependant, les plots de guidage divulgués sont massifs et présentent une forme générale anguleuse. Ainsi, en cas de chute intempestive de l'emballage, de tels plots ne feraient qu'aggraver le risque d'endommagement de l'emballage par poinçonnement. Les plots de guidage divulgués nécessitent également une modification des emballages existants.
  • Le brevet FR3020173B1 propose des amortisseurs de chocs agencés aux coins de l'emballage. Ces amortisseurs assurent de facto le positionnement de l'emballage par rapport à une structure d'accueil mais ils imposent nécessairement une modification de l'emballage. En outre, ces amortisseurs ne sont pas adaptés à un emballage de forme cylindrique.
  • Par ailleurs, des structures ont déjà été envisagées pour perdre leur raideur en cas de sollicitation excessive, c'est-à-dire au-delà d'une sollicitation mécanique dans des conditions normales de chargement d'un emballage. Ainsi, le brevet KR100869773B1 propose une solution qui remplit cette fonction. Cette solution consiste en une structure à rangées de tampons amortisseurs de section trapézoïdale qui sont adaptés pour se déformer plastiquement lors d'une sollicitation excessive due à une chute d'emballage. Mais, comme cela ressort très clairement, notamment de la figure 4 de ce brevet, ces tampons amortisseurs ont uniquement pour fonction de dissiper de l'énergie cinétique due à la chute. De plus ces tampons amortisseurs ne permettent donc pas d'assurer un guidage pour le positionnement de l'emballage sur une structure d'accueil.
  • Il existe donc un besoin pour améliorer les solutions de guidage d'emballages notamment de transport et/ou d'entreposage de matières radioactives, dans une structure de chargement, afin de limiter le poinçonnement des emballages en cas de chute accidentelle de ceux-ci dans la structure, au point de ne pas avoir à instruire une analyse de sûreté lourde, spécifique à la configuration inédite de l'installation dédiée aux emballages.
  • Le but de l'invention est de répondre au moins en partie à ce besoin.
  • Exposé de l'invention
  • Pour ce faire, l'invention concerne sous l'un de ses aspects, un plot de guidage pour structure destinée au chargement/déchargement d'un emballage, notamment de transport et/ou d'entreposage de matières radioactives, comprenant un corps qui s'étend selon un axe longitudinal X à la verticale, dont la forme et les dimensions sont adaptées pour conférer:
    • une raideur suffisante au corps pour à la fois positionner l'emballage et maintenir le corps intègre, lorsque ce dernier est sollicité par un effort horizontal et/ou vertical exercé par l'emballage en chargement avec une vitesse de déplacement normale, et
    • au moins une rotule plastique qui effondre ainsi le corps en l'aplatissant, lorsque ce dernier est sollicité par un effort vertical exercé par l'emballage en chargement avec une vitesse de déplacement excessive.
  • Par « vitesse de déplacement normale », on entend ici et dans le cadre de l'invention, une vitesse à laquelle est chargé l'emballage qui correspond à des conditions normales de chargement.
  • A contrario, une « vitesse excessive » est une vitesse supérieure à une vitesse normale, et à laquelle l'emballage est susceptible de se déplacer suite à une chute ou un chargement anormal.
  • Selon un mode de réalisation avantageux, le corps du plot est constitué d'une pièce métallique en forme générale d'hexagone intérieurement vide comprenant en outre une tôle de guidage de l'emballage, la tôle de guidage étant plane et rabattue vers l'intérieur de la partie supérieure de l'hexagone, chaque angle de l'hexagone constituant une rotule plastique.
  • Après étude du problème technique et au vu des solutions de l'état de l'art non satisfaisante, l'inventeur a pensé à garantir le poinçonnement de l'emballage limité au point de ne pas avoir de sûreté spécifique de l'installation à garantir, plutôt que d'assurer à tout prix l'intégrité de l'emballage en situation potentielle de poinçonnement due à une chute.
  • Ainsi, l'inventeur a défini essentiellement un plot de guidage dont la raideur est suffisante pour positionner l'emballage dans une gamme d'efforts subis liée à un fonctionnement de chargement normal mais, qui perd cette raideur dans une gamme d'effort subis supérieure, liée à un fonctionnement accidentel, en cas de chute et/ou de déplacement trop rapide de l'emballage suivant l'axe vertical du plot.
  • Ainsi, en cas de choc important, c'est-à-dire sous un effort vertical de chargement excessif, le plot de guidage va s'effondrer tout en s'aplatissant sous l'effet des rotules plastiques. Le risque d'une rupture de confinement est ainsi fortement réduit, car la raideur du plot n'étant alors plus suffisante pour endommager l'emballage de manière excessive par poinçonnement.
  • Bien entendu, il va de soi qu'un plot selon l'invention devra être dimensionné au cas par cas, le dimensionnement étant adapté à la configuration particulière de l'installation dédiée à l'emballage (hauteur de manutention, masse de l'emballage, épaisseur de la paroi métallique de l'emballage spécifique à chaque type d'emballage).
  • Selon le mode de réalisation avantageux, pour obtenir la variation de raideur selon une gamme d'efforts souhaitée, le plot de guidage à une structure hexagonale comme détaillé ci-dessus. Chaque angle de la structure hexagonale représente une des rotules plastiques, potentielle sous une sollicitation axiale excessive. La raideur suffisante en fonctionnement normal est obtenue en dimensionnant l'épaisseur des tôles et l'angle d'ouverture de l'hexagone du plot de guidage.
  • Selon une variante de réalisation, l'hexagone est irrégulier mais symétrique par rapport à l'axe longitudinal, les faces du dessus et du dessous étant de longueur inférieure aux quatre faces latérales.
  • Les angles α constituant les rotules plastiques entre les faces latérales peuvent être compris entre 1° et 45°, préférentiellement entre 10 et 20°.
  • Les angles constituant les rotules plastiques entre une face latérale et la face du dessus ou du dessous peuvent être de l'ordre de 90° + a, soit compris entre 91° et 135°.
  • Selon une variante de réalisation avantageuse, la partie supérieure de l'hexagone est tronquée en largeur selon un pan incliné vers l'extérieur de l'hexagone, la tôle de guidage étant rabattue en étant inclinée selon l'inclinaison du pan. L'inclinaison de la tôle de guidage permet de favoriser le glissement de l'emballage sur celle-ci lors de son positionnement.
  • De préférence, la tôle de guidage est solidaire de la face du dessus de l'hexagone uniquement par son extrémité supérieure, la tôle étant rabattue avec un jeu entre elle et le pan incliné. La tôle de guidage est donc avantageusement découplée mécaniquement de la structure hexagonale, à la fois pour ne pas rigidifier l'hexagone et pour limiter la hauteur résiduelle de la structure après choc. Ainsi, le jeu entre la tôle et l'hexagone permet de ne pas avoir à ajouter de raideur supplémentaire et ainsi de minimiser la hauteur résiduelle du plot après écrasement.
  • Selon une autre variante de réalisation avantageuse, la face du dessous de l'hexagone étant percée d'un ou plusieurs trous de fixation à une structure de chargement de l'emballage.
  • Avantageusement, la face du dessous de l'hexagone présente une surépaisseur par rapport au reste de la pièce. Cette épaisseur plus importante du dessous du plot permet de faciliter la déformation des angles inférieurs de l'hexagone, ce qui va également minimiser ainsi la hauteur résiduelle du plot après écrasement.
  • L'invention permet ainsi de s'affranchir des inconvénients majeurs des solutions selon l'état de l'art.
  • L'effondrement d'un plot de guidage selon l'invention est lié à l'endommagement limité de l'emballage et non à une dissipation de l'énergie de chute ou de vitesse trop élevée de l'emballage, comme certaines solutions de l'état de l'art.
  • Le plot de guidage selon l'invention est donc conçu comme un fusible mécanique et non comme un amortisseur. Une fois le plot de guidage selon l'invention aplati par une sollicitation excessive (choc ou vitesse trop élevée) l'emballage se trouve dans une situation de chute à plat plus propice à dissiper l'énergie de chute ou de vitesse trop élevée.
  • Un plot selon l'invention assure ainsi à la fois la fonction usuelle de positionnement/guidage d'un emballage et une nouvelle fonction de poinçonnement limité en cas de chute ou de vitesse de chargement trop élevée de l'emballage.
  • Cette nouvelle fonction d'un plot selon l'invention pourrait faire l'objet d'une homologation garantissant à la fois la charge d'effondrement et la hauteur résiduelle après choc.
  • Un plot selon l'invention est simple à réaliser pour s'adapter à différents emballages et différents cas de chute.
  • On peut en outre conserver tous les emballages existants sans avoir à modifier leur structure interne ou à leur rajouter des moyens anti-poinçonnement spécifiques.
  • L'invention a également pour objet, selon un autre de ses aspects, une structure de chargement d'un emballage, notamment de transport et/ou d'entreposage de matières radioactives, comprenant :
    • un plateau de chargement ;
    • au moins trois plots de guidage tels que décrits précédemment, fixés sur ou autour du plateau, les plots de guidage étant équi-répartis angulairement autour du plateau selon un diamètre correspondant sensiblement au diamètre extérieur de l'emballage.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée d'exemples de mise en œuvre de l'invention faite à titre illustratif et non limitatif en référence aux figures suivantes.
  • Brève description des dessins
    • [Fig 1] est une vue est une vue schématique en perspective d'une structure de chargement selon l'état de l'art d'un emballage de transport et d'entreposage de matières radioactives, à proximité d'une fosse de maintenance de l'emballage, la figure montrant l'emballage positionné dans la structure.
    • [Fig 2] est une vue schématique du dessus de l'emballage dans la phase d'approche de la structure selon la figure 1.
    • [Fig 3] est une vue en perspective vers l'avant d'un plot de guidage selon l'invention.
    • [Fig 4] est une vue en perspective vers l'arrière du plot selon la figure 3.
    • [Fig 5] est une vue de face de l'avant d'un plot de guidage selon l'invention.
    • [Fig 6] est une vue de face du plot selon la figure 5.
    • [Fig 6A] est une vue en coupe selon A-A de la figure 6.
    • [Fig 7] est une vue schématique en perspective d'un emballage de transport et d'entreposage de matières radioactives, en configuration positionnée dans une structure au moyen de plots de guidage selon l'invention.
    • [Fig 8] est une vue de face de l'emballage positionné avec les plots selon la figure 7.
    • [Fig 9] est une vue de dessus de l'emballage positionné avec les plots selon la figure 7.
    • [Fig 10] est une vue schématique correspondant à un cas de simulation d'emballage avec un plot de guidage en demi-symétrie.
    • [Fig 11] est une courbe d'évolution temporelle de la réaction d'un plot de guidage selon la simulation précédente.
    • [Fig 12] est une représentation d'une simulation numérique par éléments finis de la déformée élastique d'une partie d'un plot de guidage selon l'invention soumis à une sollicitation axiale dans des conditions normales de chargement.
    • [Fig 13] est une représentation d'une simulation numérique par éléments finis de la déformée plastique d'une partie d'un plot de guidage selon l'invention soumis à une sollicitation axiale dans des conditions accidentelles de chargement.
    Description détaillée
  • Par souci de clarté, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références numériques dans les différentes figures.
  • Les figures 1 et 2 relatives à l'état de l'art ont déjà été commentées. Elles ne seront donc pas détaillées ci-après.
  • On précise ici dans l'ensemble de la présente demande, les termes « inférieur », « supérieur », « dessus », « dessous », « intérieur », « extérieur », « « interne », « externe» sont à comprendre par référence à un plot de guidage selon l'invention en configuration fixée à la verticale, en vue de coupe longitudinale selon son axe longitudinal de symétrie X.
  • On a représenté en figures 3 et 4, un plot de guidage 3 d'axe longitudinal X et de symétrie, selon l'invention. Ce plot de guidage 3 est destiné à positionner un emballage 1 de transport et d'entreposage de matières radioactives dans une structure de chargement 2, et en outre à éviter tout risque de poinçonnement dudit emballage en cas de chute ou de vitesse de déplacement trop élevée de ce dernier lors d'un chargement.
  • Le corps du plot 3 est constitué d'une pièce métallique 30 en forme générale d'hexagone, intérieurement vide.
  • L'hexagone 30 est irrégulier mais symétrique par rapport à l'axe longitudinal X, avec les faces du dessus 31 et du dessous 32 qui sont de longueur inférieure aux quatre faces latérales 33.
  • Selon l'invention, la forme et les dimensions de cet hexagone 30 permettent de lui conférer une raideur suffisante lorsqu'elle est sollicitée dans le domaine élastique mais qui chute drastiquement, lorsque le plot 3 est sollicité dans le domaine plastique.
  • En outre, cette structure en hexagone 30 du plot de guidage 3 va lui conférer un encombrement résiduel réduit lorsque sollicitée dans le domaine plastique, ce qui permet de limiter de poinçonnement d'un emballage.
  • Une tôle de guidage 34 qui est plane, est rabattue vers l'intérieur de la partie supérieure de l'hexagone. Cette tôle de guidage 34 a pour fonction de guider l'emballage 1 lors de son positionnement dans la structure.
  • Plus précisément, dans le mode de réalisation illustré, la partie supérieure de l'hexagone 30 est tronquée en largeur selon un pan incliné vers l'extérieur de l'hexagone. La tôle de guidage 34 est ainsi rabattue en étant inclinée selon l'inclinaison du pan. Le fait que la tôle 34 soit inclinée permet de favoriser le glissement de l'emballage, lors de son positionnement.
  • Comme bien visible en figure 6, la tôle de guidage 34 est solidaire de la face du dessus 31 de l'hexagone 30 uniquement par son extrémité supérieure, la tôle étant rabattue avec un jeu entre elle et le pan incliné. La tôle 34 est ainsi découplée mécaniquement du reste de l'hexagone 30 par le jeu entre eux. Ce découplage mécanique permet de ne pas ajouter de raideur supplémentaire à la pièce 30 et également de minimiser sa hauteur résiduelle après écrasement.
  • La face du dessous 32 de l'hexagone est percé d'un ou plusieurs trous débouchant 35. Ces trous 35 servent de fixation du plot 3 à une structure de chargement de l'emballage, en particulier au plateau 20, comme illustré en figure 2.
  • La face inférieure 32 de l'hexagone 30 présente une épaisseur plus importante que le reste de l'hexagone. Cette surépaisseur va permettre de faciliter la déformation plastique des angles inférieurs de l'hexagone, et donc de minimiser la hauteur résiduelle du plot 3 après écrasement.
  • Avec une telle structure en hexagone, le plot de guidage 3 selon l'invention a une raideur qui peut subir une variation brutale dans la direction verticale, selon la vitesse de déplacement de l'emballage qui va venir au contact.
  • Ainsi, chaque angle de l'hexagone constituant une rotule plastique 36, comme symbolisé par les ronds en pointillés en figure 6A.
  • Sur les figures 7 à 9, on a représenté une configuration positionnée d'un emballage 1 cylindrique, au moyen d'un ensemble de quatre plots 3a, 3b, 3c, 3d selon l'invention, équi-répartis angulairement à 90° les uns des autres.
  • L'inventeur a réalisé des calculs mécaniques de sollicitation d'un plot de guidage selon l'invention, afin de bien mettre en évidence l'efficacité en cas de sollicitation anormale, c'est-à-dire en cas d'une chute ou vitesse trop élevée de l'emballage à positionner.
  • Pour ce faire, il a tout d'abord simulé la chute d'un emballage sur un plot de guidage 3 assimilé à un appui rigide (figure 10), ce qui permet de cerner les différents endommagements que subirait l'emballage.
  • De cette simulation, il en déduit la courbe temporelle de la réaction d'un plot selon l'invention, telle que montrée en figure 11. Sur cette courbe, en ordonnées, la réaction dans le plot et les différents endommagements de l'emballage au cours de la chute sont relevés: dépassement de limite élastique pour les parties en acier, dépassement de la limite de densité des parties en bois...
  • A titre d'exemple quantitatif, la figure 11 a été réalisée pour un colis 1 de 7,5 tonnes chutant d'une hauteur de 1,8 m. Dans cet exemple, le premier endommagement du colis correspond au dépassement de la limite de densité des parties en bois. Il intervient à un effort de 400 kN (2 x 200 kN avec la symétrie).
  • Ainsi, dans le cadre de l'invention, il s'agit d'abord de concevoir un plot de guidage 3 qui reste intègre sous une sollicitation normale. Par exemple, pour un emballage de 7,5 t, on choisit une sollicitation axiale maximale du plot de l'ordre de 75 kN.
  • Les figures 12 et 13 sont des vues résultant d'une simulation numérique d'un plot selon l'invention respectivement sous sollicitation normale (effort axial de 75 kN) et sous sollicitation excessive (effort axial de 400 kN) dans une direction selon l'axe X. La simulation numérique a été réalisée avec le logiciel commercialisé sous la dénomination LS-DYNA.
  • A titre indicatif, le plot 3 selon l'invention et qui a fait l'objet des simulations a été dimensionné pour subir une chute drastique de sa raideur à partir d'un effort de 400 kN.
  • Par un premier dimensionnement du plot 3, on vise à éviter une déformation plastique. A la vue de la figure 12, on vérifie bien que sous sollicitation normale, le plot de guidage selon l'invention ne se déforme que de manière élastique (réversible).
  • Puis, on vérifie que c même plot de guidage s'effondre (déformation plastique) sous la sollicitation correspondant à 400 kN, premier endommagement de l'emballage dont on veut s'affranchir (figure 13). Sous cette sollicitation excessive, comme montrée en figure 13, la déformée résiduelle du plot 3 après sa déformation plastique présente un encombrement réduit, limitant le poinçonnement de l'emballage au point de ne pas avoir D'autres variantes et améliorations peuvent être apportées sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
  • Par exemple, si dans les modes de réalisation illustrés, le plot de guidage 3 est constitué par une pièce métallique en hexagone avec une tôle de guidage rabattue sur l'hexagone, on peut envisager toute autre forme de pièce à raideur qui chute drastiquement en cas de sollicitation excessive tout en assurant sa fonction première de guidage d'un emballage pour son positionnement.
  • L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits ; on peut notamment combiner entre elles des caractéristiques des exemples illustrés au sein de variantes non illustrées.

Claims (10)

  1. Plot de guidage (3) pour structure destinée au chargement/déchargement d'un emballage, notamment de transport et/ou d'entreposage de matières radioactives, comprenant un corps qui s'étend selon un axe longitudinal X à la verticale, dont la forme et les dimensions sont adaptées pour conférer:
    - une raideur suffisante au corps pour à la fois positionner l'emballage et maintenir le corps intègre, lorsque ce dernier est sollicité par un effort horizontal et/ou vertical exercé par l'emballage en chargement avec une vitesse de déplacement normale, et
    - au moins une rotule plastique (36) qui effondre ainsi le corps en l'aplatissant, lorsque ce dernier est sollicité par un effort vertical exercé par l'emballage en chargement avec une vitesse de déplacement excessive.
  2. Plot de guidage (1) selon la revendication 1, le corps étant constitué d'une pièce métallique (30) en forme générale d'hexagone intérieurement vide, comprenant en outre une tôle de guidage (34) de l'emballage, la tôle de guidage étant plane et rabattue vers l'intérieur de la partie supérieure de l'hexagone, chaque angle de l'hexagone constituant une des rotules plastiques (36).
  3. Plot de guidage (1) selon la revendication 2, l'hexagone étant irrégulier mais symétrique par rapport à l'axe longitudinal, les faces du dessus et du dessous étant de longueur inférieure aux quatre faces latérales.
  4. Plot de guidage (1) selon la revendication 2 ou 3, les angles α constituant les rotules plastiques entre les faces latérales étant compris entre 1° et 45°.
  5. Plot de guidage (1) selon la revendication 4, les angles constituant les rotules plastiques entre une face latérale et la face du dessus ou du dessous étant de l'ordre de 90°+ a, soit compris entre 91° et 135°.
  6. Plot de guidage (1) selon l'une des revendications 2 à 5, la partie supérieure de l'hexagone étant tronquée en largeur selon un pan incliné vers l'extérieur de l'hexagone, la tôle de guidage étant rabattue en étant inclinée selon l'inclinaison du pan.
  7. Plot de guidage (1) selon la revendication 6, la tôle de guidage étant solidaire de la face du dessus de l'hexagone uniquement par son extrémité supérieure, la tôle étant rabattue avec un jeu entre elle et le pan incliné.
  8. Plot de guidage (1) selon l'une des revendications 2 à 7, la face du dessous de l'hexagone étant percée d'un ou plusieurs trous de fixation (35) à une structure de chargement de l'emballage.
  9. Plot de guidage (1) selon l'une des revendications 2 à 8, la face du dessous de l'hexagone présentant une surépaisseur par rapport au reste de la pièce.
  10. Structure de chargement (2) d'un emballage (1), notamment de transport et/ou d'entreposage de matières radioactives, comprenant :
    - un plateau de chargement (20);
    - au moins trois plots de guidage (3) selon l'une des revendications précédentes, fixés sur ou autour du plateau, les plots de guidage étant équi-répartis angulairement autour du plateau selon un diamètre correspondant sensiblement au diamètre extérieur de l'emballage.
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