FR2535511A1

FR2535511A1 - Multiple gantry for remotely controlled operations in steam generators of nuclear reactors.

Info

Publication number: FR2535511A1
Application number: FR8218147A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-10-29
Filing date: 1982-10-29
Publication date: 1984-05-04
Also published as: FR2535511B1

Abstract

Gantry characterised in that it comprises a service manipulator intended to install a number of robots which will have to work simultaneously on defined regions of the tube plate 904. The robot attaches itself to 904 using its fingers 916; it has a rotary horizontal arm 901, with its trolley 902 carrying an elevator hand 907 and its lifting jacks 908. A probe-carrier head intended for the inspection of the steam generator (SG) tubes is attached to this hand. The wind-up reel 912 for instrumentation cables is hooked to the manipulator trolley by a manoeuvre of cables 902 which makes the sword 931 lock into 902. The working chamber is closed again using a plate 975 and a sealing plug 976. This invention markedly shortens the operation times in the SGs of nuclear reactors.

Description

CHANTIER MULTIPLE D'INTERVENTIONS TELECOMMANDEES DANS LES GENERATEURS DE
VAPEUR DE REACTEURS NUCLEAIRES
L'invention concerne un chantier installé dans les botes à eau des générateurs de vapeur (GV) de réacteurs nucléaires, caractérisé en ce qu'il comprend à la fois plusieurs robots travaillant simultanément sur des zones délimitées de la plaque à tubes, et un manipulateur de service.MULTIPLE SITE OF REMOTE INTERVENTIONS IN GENERATORS OF
NUCLEAR REACTORS STEAM
The invention relates to a site installed in the water tanks of steam generators (GV) of nuclear reactors, characterized in that it comprises both several robots working simultaneously on delimited areas of the tube plate, and a manipulator on duty.

Elle concerne également ces équipements qui ont la particularité d'entre installés sans intervention manuelle à l'intérieur des botes à eau à l'aide du manipulateur de service (MS).It also relates to this equipment which has the particularity of being installed without manual intervention inside the water boxes using the service manipulator (MS).

L'invention a pour objectifs principaux d'une part de réduire notablement la durée des interventions, d'autre part d'en permettre l'exécution en- temps masqué des périodes de manutention des éléments combustibles lors des opérations régulières de rechargement
C'est actuellement dans le domaine de l'inspection des tubes qu'ont été mis au point la plupart des machines et autres manipulateurs télécommandés d'intervention sur les GV. Pourtant dans tous les cas la machine ne procède qu a une seule opération à la fois, et sur un seul tube. Or pour certaines inspections en service, il y a plus de 3000 tubes à controler par GV. The main objectives of the invention are on the one hand to reduce the duration of the interventions considerably, and on the other to allow the masked periods of handling of the fuel elements to be performed during regular reloading operations.
It is currently in the field of tube inspection that most of the machines and other remote-controlled manipulators working on steam generators have been developed. However, in all cases, the machine only performs one operation at a time, and on a single tube. However, for certain in-service inspections, there are more than 3,000 tubes to be checked by SGS.

Par ailleurs la fiabilité médiocre des présents équipements qui sont relativement complexes, réclame une assistance manuelle fréquente . Parmi ces
équipements on peut citer des véhicules automoteurs portant les sondes de controle, qui se déplacent pas à pas en s'accrochant au plafond (sur la face inférieure de la plaque à tubes) par l'insertion successive de doigts de préhension à l'intérieur des tubes du GV. Furthermore, the mediocre reliability of the present equipment, which is relatively complex, requires frequent manual assistance. Among these
equipment include self-propelled vehicles carrying the control probes, which move step by step by hanging from the ceiling (on the underside of the tube plate) by the successive insertion of gripping fingers inside the GV tubes.

L'invention concerne l'emploi simultané de plusieurs manipulateurs dits "autonomes" (MA) attachés chacun à désservir une aire délimitée de la plaque à tubes, programmables, pouvant se déplacer sans intervention manuelle directe, et qui sont manoeuvrables lorsque la botte à eau est refermée de façon étanche par une tape placée sur le trou d'homme d'accès. Leur conception simple et rustique est une garantie de fiabilité.The invention relates to the simultaneous use of several so-called "autonomous" manipulators (MA) each attached to serve a defined area of the tube plate, programmable, which can move without direct manual intervention, and which are maneuverable when the water boot is closed tightly by a tape placed on the manhole. Their simple and rustic design is a guarantee of reliability.

Elle concerne également la conception des manipulateurs de travail MA et en particulier leur adaptation à l'inspection des tubes du GV. It also concerns the design of the MA work manipulators and in particular their adaptation to the inspection of the tubes of the SG.

Dans ce qui suit, l'invention est exposée plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement certains modes d'exéçution.In the following, the invention is explained in more detail with the help of drawings representing only certain modes of execution.

Les figures la,b situent les bottes à eau des échangeurs (GV) des réacteurs à eau pressurisée.Figures la, b show the water boots of the exchangers (GV) of pressurized water reactors.

La boîte à eau du GV (fig.la,b) est une demi-sphère formée de deux chambres 901 et 902 séparées par une plaque de partition verticale 903; ces chambres sont surplombées par la plaque à tubes 904 de l'échangeur (GV). Chacune possède deux ouvertures: le trou d'homme 905 d'accès, de diamètre 400mm, et la tubulure 906 du circuit primaire de diamètre 800mm environ.The GV water box (fig.la, b) is a hemisphere formed by two chambers 901 and 902 separated by a vertical partition plate 903; these chambers are overhung by the tube plate 904 of the exchanger (GV). Each has two openings: the access manhole 905, diameter 400mm, and the tubing 906 of the primary circuit, diameter approximately 800mm.

Les figures 2 a,b,c représentent une première version d'un manipulateur (MA1) destiné à opérer sur une aire limitée de la plaque à tubes (PT). Il vient s'agripper sur la plaque à tubes (PT) en surplomb par ses doigts 916. I1 comporte un bras horizontal 901 qui pivote autour d'un axe vertical par l'articulation 919. La rotation est entrainée par le motoréducteur 918 porté par le bras. Un chariot 902 roule sur ce bras par ses galets 903, entrainé par une chaine commandée par le motoréducteur 917. Ce chariot comporte un prolongement 904 en porte à faux qui accroît son débattement et qui lui permet ainsi de couvrir les zones qui sont indiquées sur la figure 3 (diamètre R).On y voit que la presque totalité de PT est couverte par trois manipulateurs aux positions A,B,C
Le chariot a une main élévatrice 907 où les déplacements sont commandés par deux vérins 908. Dans la version représentée, adaptée au controle des tubes de GV, la main reçoit les mollettes 909 entrainées par le motoréducteur 911 destinées à ltentrainement du cable 910 d'instrumentation qui est envoyé à l'intérieur du tube inspecté.Figures 2 a, b, c show a first version of a manipulator (MA1) intended to operate on a limited area of the tube plate (PT). It comes to grip on the tube plate (PT) overhanging by its fingers 916. I1 has a horizontal arm 901 which pivots around a vertical axis by the joint 919. The rotation is driven by the geared motor 918 carried by the arm. A carriage 902 rolls on this arm by its rollers 903, driven by a chain controlled by the geared motor 917. This carriage has an extension 904 in cantilever which increases its travel and thus allows it to cover the areas which are indicated on the Figure 3 (diameter R). We see that almost all of PT is covered by three manipulators at positions A, B, C
The carriage has an elevating hand 907 where the movements are controlled by two cylinders 908. In the version shown, suitable for controlling the steam generator tubes, the hand receives the knobs 909 driven by the geared motor 911 intended for the drive of the instrumentation cable 910 which is sent inside the inspected tube.

Ce manipulateur porte l'enrouleur 912 du cable d'instrumentation qui comporte une chappe 913, un tambour 915 et un moteur de rappel 914. C'est une caractéristique de l'invention que l'enrouleur soit amovible et qu'il soit rapporté sur MA lorsque celui ci a été positionné par le manipulateur de service.This manipulator carries the reel 912 of the instrumentation cable which includes a cap 913, a drum 915 and a return motor 914. It is a characteristic of the invention that the reel is removable and that it is attached to MA when it has been positioned by the service manipulator.

Les alimentations en fluides sont assurées par une gaine 920 reliée au bras
Mise en place de MA1:
Le volume du bol du générateur de vapeur (GV) étant trés limité, il n'est pas question d'y faire pénètrer un opérateur pour y placer MA, et encore moinspour y mettre un second, voire un troisième manipulateur. L'espace est trop mesuré pour le permettre, sans qu'il soit besoin d'évoquer les mesures élémentaires de sécurité qui s'y opposeraient. Aussi la mise en place est elle faite à l'aide d'un manipulateur de service (MS) décrit ci-dessous MA1 est introduit dans le GV à l'aide-d'une servante dont les fonctions sont schématisées par 921 (figures 4a,b). Au moment de cette introduction , le manipulateur de service incline sa poutre 922 parallèlement à l'axe du trou d'homme .Les pattes latérales 932 de MA1 sont saisies par des crocs 924 porté par le plateau 925 du chariot 926 roulant sur 922 de MS. Le plateau est doté d'une course perpendiculaire à la base du chariot (course verticale lorsque le bras est à l'horizontale).Fluid supplies are provided by a 920 sheath connected to the arm
Implementation of MA1:
The volume of the bowl of the steam generator (GV) being very limited, there is no question of having an operator enter it to place MA there, and even less to put a second or even a third manipulator. Space is too limited to allow it, without the need to mention basic security measures that would oppose it. Also the installation is made using a service manipulator (MS) described below MA1 is introduced into the GV using a servant whose functions are shown schematically by 921 (Figures 4a , b). At the time of this introduction, the service manipulator inclines its beam 922 parallel to the axis of the manhole. The lateral legs 932 of MA1 are gripped by hooks 924 carried by the plate 925 of the carriage 926 rolling on 922 of MS . The platform has a stroke perpendicular to the base of the carriage (vertical stroke when the arm is horizontal).

La poutre de MS représentée sur la figure 4 est relevée par l'allongement de la jambe de force 927. Les manipulateurs MA1 sont placés successivement respectivement aux emplacements B, C et A (situé au dessus du trou d'homme1 fig3). Leurs doigts 916 , qui sont introduits dans les tubes de PT par la course verticale du plateau 925 de MS, assurent leur fixation (figure 5).The MS beam shown in FIG. 4 is raised by the elongation of the strut 927. The manipulators MA1 are placed successively in locations B, C and A respectively (located above the manhole1 fig3). Their fingers 916, which are introduced into the PT tubes by the vertical stroke of the plate 925 of MS, ensure their fixing (FIG. 5).

Les manipulateurs étant installés , il faut ensuite y apporter les enrouleurs des cables d'instrumentation. La manoeuvre corrèspondante est représentée sur la figure 5. L'enrouleur 912 vient se fixer sur le chariot 902 parle rappel du cable 932 qui passe à l'intérieur d'une pièce portée par le chariot 902 et qui est lié à l'extrémité de 1' épée 931 de l'enrouleur. Par traction du cable l'enrouleur est emmené et verrouil-lé dans la position 934. Il sera plus tard libéré de façon analogue par action sur le cable 932 qui par une nouvelle traction provoquera le déverrouillage de l'épée.The manipulators being installed, it is then necessary to bring the winders of the instrumentation cables. The corresponding operation is shown in Figure 5. The reel 912 is fixed on the carriage 902 by recalling the cable 932 which passes inside a part carried by the carriage 902 and which is linked to the end of 1 sword 931 of the reel. By pulling the cable the reel is taken and locked in position 934. It will later be released in a similar manner by action on the cable 932 which by a new pull will cause the unlocking of the sword.

Les figures 6a,b,c,d représentent une seconde version MA2 de ces manipulateurs autonomes. La figure 7 indique la zone couverte par la manoeuvre simultanée de trois MA2.Figures 6a, b, c, d show a second version MA2 of these autonomous manipulators. Figure 7 shows the area covered by the simultaneous operation of three MA2s.

MA2 est suspendu par ses doigts 942 à l'attache 941 qui à été fixée préalablement à la plaque à tubes (PT). Il possède un manchon 943 solidaire du socle des doigts 942, qui constitue son épaule; un bras 944, un avant bras 945 avec le coude 946, et une main élévatrice 947. Dans la version représentée, adaptée au controle des tubes de GV, il reçoit, lorsqu'il a été fixé à sa position de travail, un enrouleur 951 du cable d'instrumentation, amovible, qui lui est apporté par un télémanipulateur de service MS. Sur la main sont placées les mollettes 948 d'entrainement du cable 950 d'instrumentation à l'intérieur des tubes 949. Les moteurs de l'épaule et du coude sont intégrés dans 943.MA2 is suspended by its fingers 942 from the fastener 941 which has been fixed beforehand to the tube plate (PT). It has a sleeve 943 secured to the base of the fingers 942, which constitutes its shoulder; an arm 944, a forearm 945 with the elbow 946, and an elevating hand 947. In the version shown, adapted to control the GV tubes, it receives, when it has been fixed in its working position, a reel 951 the removable instrumentation cable supplied to it by an MS service manipulator. On the hand are placed the knobs 948 for driving the instrumentation cable 950 inside the tubes 949. The motors of the shoulder and the elbow are integrated in 943.

La mise en place de MA2 est faite à l'aide du manipulateur de service NS décrit précédemment, qui vient le saisir par ses pions latéraux 952.MA2 is set up using the NS service manipulator described above, which comes to grip it with its side pins 952.

Une fois MA2 installé, l'enrouleur 951 des cables d'instrumentation est mis en place (figures 8a,b). Il est introduit par le trou d'homme, puis, par la manoeuvre du cable 953 passant à l'intérieur du socle de MA2 et relié à l'épée 954 de 951, il est remonté et fait prisonnier sur MA2. Il sera libéré également par rappel du cable 953 pour sa dépose qui est un nécessaire préalable à l'évacuation de MA2.Once MA2 is installed, the reel 951 of the instrumentation cables is put in place (Figures 8a, b). It is introduced through the manhole, then, by the operation of the cable 953 passing inside the base of MA2 and connected to the sword 954 of 951, it is reassembled and taken prisoner on MA2. It will also be released by recalling cable 953 for its removal, which is a prerequisite for the evacuation of MA2.

Pour réussir dans une manoeuvre simple la fixation de MA sur la plaque à tubes, on installe avec le manipulateur de service, préalablement à l'introduction de MA dans la boite à eau, des "attaches" particulières.To succeed in a simple maneuver fixing MA on the tube plate, we install with the service manipulator, prior to the introduction of MA into the water box, special "fasteners".

Ces attaches CL3 (figures 9a,b) permettent le bridage sur la plaque, et l'accrochage d'une pièce à suspendre en ne mobilisant qu'un seul tube. Ces deux fonctions sont remplies par un élément cylindrique unique venant s'enficher dans un tube du générateur de vapeur.These CL3 fasteners (Figures 9a, b) allow clamping on the plate, and the attachment of a part to be suspended by mobilizing only one tube. These two functions are fulfilled by a single cylindrical element which plugs into a tube of the steam generator.

Le bridage est assuré par un manchon élastique 961 qui par écrasement vient porter sur la paroi intérieure du tube . Cet écrasement est provoqué par la rotation d'une vis 963 à l'intérieur d'une pièce fixe 962 . Cette vis possède un six-pans d'entrainement 966 et un embout 964. Le manchon élastique centre sur la pièce 962 est comprimé entre celle ci et- l'embout 964. Une rondelle en teflon 965 prévient la friction entre 964 et 961
La pièce fixe 962 se prolonge par un fourreau 970. Ce fourreau 970 possède quatre pions 967 sur lesquels prendront appui les pièces à suspendre. Il se termine par un socle 968 muni d'un plat et d'un cone d'introduction 969. Sur la figure sont schématisées la visseuse 971 utilisée par MS et sa rallonge 972.The clamping is ensured by an elastic sleeve 961 which by crushing comes to bear on the inner wall of the tube. This crushing is caused by the rotation of a screw 963 inside a fixed part 962. This screw has a hexagon drive 966 and a bit 964. The elastic sleeve centered on the part 962 is compressed between this and the bit 964. A teflon washer 965 prevents friction between 964 and 961
The fixed part 962 is extended by a sleeve 970. This sleeve 970 has four pins 967 on which the parts to be hung will bear. It ends with a base 968 provided with a dish and an introduction cone 969. In the figure are shown the screwdriver 971 used by MS and its extension 972.

Pour procéder à la mise en place des enrouleurs sur MA on utilise une version modifiée CL4 de la précédente , équipée d'un cable de rappel (figures 10a,b,c).L'attache CL4 comporte un socle 980, un élément de bridage 983 assurant la prise dans un tube du générateur de vapeur, et un fourreau 981 assurant d'une part la fonction de levage de pièces que l'on souhaite fixer à
CL4, d'autre part les fonctions de fixation et de libération desdites pièces.To proceed with the installation of the reels on MA, we use a modified CL4 version of the previous one, fitted with a return cable (Figures 10a, b, c). The CL4 attachment includes a 980 base, a clamping element 983 ensuring the engagement in a tube of the steam generator, and a sleeve 981 ensuring on the one hand the function of lifting of parts which one wishes to fix to
CL4, on the other hand the functions of fixing and releasing said parts.

Les éléments 981 et 983 sont rendues solidaires du socle 980. Dans le cas d'une attache démontable, le bridage est assuré par un manchon élastique qui par écrasement vient porter sur la paroi intérieure du tube
Le levage ou la descente des pièces à suspendre 982 est assuré par le filin 984 glissant sur l'axe 985 placé en tête 986 du fourreau 981 . Ce cable redescend dans une rainure 988 du fourreau, puis il est repris par l'oeillet 987 logé dans le socle 980. Le cable de levage 984 possède une tête 989 qui est vissée au préalable sur l'extrémité de 982.The elements 981 and 983 are made integral with the base 980. In the case of a removable fastener, the clamping is ensured by an elastic sleeve which by crushing comes to bear on the inner wall of the tube
The lifting or lowering of the parts to be hung 982 is ensured by the rope 984 sliding on the axis 985 placed at the head 986 of the sleeve 981. This cable descends into a groove 988 of the sheath, then it is taken up by the eyelet 987 housed in the base 980. The lifting cable 984 has a head 989 which is screwed beforehand on the end of 982.

La fixation de 982 est assurée par les quatre pions 967 sur lesquels les pièces à suspendre 982 prendront appui en se verrouillant.The fixing of 982 is ensured by the four pins 967 on which the pieces to hang 982 will bear while locking.

Les doigts de fixation qui équipent les socles des robots , ainsi que l'enrouleur sont conçus pour se verrouiller puis se déverrouiller dans les fourreaux par simple course verticale. Cette particularité simplifie grandement les manutentions et réduit le nombre d'opérations qui, en son absence, réclameraient des outillages complémentaires spécifiques. La saisie et le blocage (figures îîa,b,c,) s'effectuent par introduction d'un doigt 991 dans le fourreau 970 ou 981. Ce doigt porte un barillet 993 monté fou, possédant des ailettes profilées 995 et 996. De son côté le fourreau porte des goujons fixes 967 qui feront pivoter le manchon à chaque déplacement vertical du doigt, le guideront et qui serviront d'appui aux ailettes 995 selon le cas. Ce système entraine le verrouillage et le déverrouillage du doigt par simples déplacements verticaux successifs.The fixing fingers which equip the robot bases, as well as the reel are designed to lock and then unlock in the sleeves by simple vertical stroke. This feature greatly simplifies handling and reduces the number of operations which, in its absence, would require specific additional tools. The entry and the blocking (Figures îîa, b, c,) are effected by introduction of a finger 991 into the sheath 970 or 981. This finger carries a barrel 993 mounted mad, having profiled fins 995 and 996. From its side the sheath carries fixed studs 967 which will rotate the sleeve with each vertical movement of the finger, guide it and which will serve as support for the fins 995 as appropriate. This system causes the locking and unlocking of the finger by simple successive vertical displacements.

L'extrémité profilée 994 facilite l'engagement de 991 dans le cone d'entrée du fourreau. Lorsque les ailettes 995 arrivent au niveau des goujons 967 (position A sur la figure îlc montrant la développée du barillet), le barillet est entrainée en rotation; au fur et à mesure que le doigt s'élève le goujon est en position A,B,C,D,E par rapport aux ailettes. En D l'ailette 996 vient au contact du goujon, puis le doigt se trouve en butée en E. En descendant le doigt, le goujon vient en G où il reste prisonnier, dans une position de verrouillage.The profiled end 994 facilitates the engagement of 991 in the inlet cone of the sleeve. When the fins 995 arrive at the studs 967 (position A in FIG. 11c showing the development of the barrel), the barrel is rotated; as the finger rises the stud is in position A, B, C, D, E relative to the fins. In D the fin 996 comes into contact with the stud, then the finger is in abutment at E. Going down the finger, the stud comes in G where it remains trapped, in a locked position.

Le doigt est libéré par une nouvelle course verticale, où le barillet est de nouveau entrainé en rotation en venant porter en JK sur 996, puis en LM sur 995, avant de s'échapper en N.The finger is released by a new vertical stroke, where the barrel is again rotated by coming to bear in JK on 996, then in LM on 995, before escaping in N.

Le chantier etant installé, le trou d'homme est refermé à l'aide d'une couronne rehausse 975 fixée sur le GV et d'une tape de fermeture 976 sur cette couronne. Les cables de commandes 977 traversent cette rehausse . Le bol du GV est ainsi entièrement isolé pendant l'intervention. Ceci est symbolisé sur la figure 5b. Lors de l'intervention un obturateur aura été placé sur les branches 906 du circuit primaire (fig. 1) , branches qui sont remplies d'eau pendant le plus long de l'arrèt du réacteur. La rehausse et la tape de fermeture assurent une sécurité complémentaire grace à laquelle on peut procéder aux controles en temps masqué de la période de manutention du combustible. The site being installed, the manhole is closed using a raised crown 975 fixed on the GV and a closing tape 976 on this crown. The 977 control cables pass through this extension. The GV bowl is thus completely isolated during the intervention. This is symbolized in Figure 5b. During the intervention, a shutter will have been placed on the branches 906 of the primary circuit (fig. 1), branches which are filled with water during the longest period of the reactor shutdown. The extension and the closing tape provide additional security thanks to which it is possible to carry out checks in masked time of the fuel handling period.

Claims

1. Multiple site of remote-controlled interventions-, for steam generators of nuclear reactors characterized in that it comprises inside the water box - a service manipulator intended on the one hand for the prior installation of fasteners on the tube plate, and on the other hand to the installation of intervention robots, - several robots each serving a working island, carrying out interventions, - ancillary fixing accessories - possibly, a crown allowing the sealed passage of the controls of the manipulator robots and of the service manipulator, fixed on the manhole and topped with a shutter tape.

2. Intervention equipment for implementing claim 1, characterized in that the intervention robots are introduced elongated along the axis of the manhole of the steam generator, parallel to the beam of the service manipulator which is inclined for this maneuver, that these robots are gripped laterally by a carriage carried by this beam, that they are returned to the horizontal by straightening the beam, then transported and fixed to their working position using said service manipulator.

3. Work robot according to 2 for multiple intervention site comprising a base carrying vertical fixing fingers on the tube plate, a horizontal rotary arm and a movable carriage on this arm, characterized in that the carriage receives, after the robot was introduced into the water boot, an instrumentation cable reel. This reel is characterized in that it is put in place and then will be removed by a cable operation.

4. Work robot according to 2 for multiple intervention site comprising a base carrying vertical fixing fingers on the tube plate, a rotary arm and forearm, horizontal, characterized in that the base receives, after the robot was introduced into the water boot, an instrumentation cable reel. This reel is characterized in that it is put in place and then will be removed by a cable operation.

5. Fasteners pre-installed according to claim l, by the service manipulator, intended for the rapid locking and unlocking of the robots on the tube plate and that of the reels on the robots, characterized in that they include one or more clamping fingers on the tube plate and one or more sleeves provided with lift pins.

6. Quick fixing finger according to claim 3, characterized in that its fixing and its release inside the sheath of the previous fasteners (claim 5) are effected by a simple vertical stroke of the finger. This finger has a free rotor carrying two series of fins, the profiles of which ensure locking and unlocking during successive vertical maneuvers. These fingers equip the bases of work robots.

7. Fastening finger according to 6, having a return cable circulating inside the sheath of the fastener according to 5. This finger or sword equips the reel of instrumentation cables of intervention robots.

8. Watertight crown as claimed in claim 1, carrying the passages for the control cables for the various intervention equipment, fixed to the face of the manhole.