FR2755289A1 - Procede d'insertion d'un crayon combustible de remplacement dans un assemblage de combustible pour un reacteur nucleaire et dispositif de guidage - Google Patents

Abstract

Préalablement à l'introduction du crayon combustible de remplacement (2') à travers une grille-entretoise intermédiaire (3) de l'assemblage de combustible, on introduit latéralement, dans chacun de deux espaces libres de l'assemblage de combustible de part et d'autre d'une nappe de crayons dans laquelle on réalise l'insertion d'un crayon (2'), du côté de la grille-entretoise (3) par lequel on introduit le crayon (2'), une lame rigide (8, 8') d'un dispositif de guidage comportant sur ses bords latéraux une série d'encoches (11) d'engagement d'un crayon de l'assemblage de combustible. On fait ensuite tourner les deux lames autour de leur axe longitudinal de manière à engager les encoches (11) chacune sur un crayon d'une nappe de crayons de l'assemblage de combustible et à délimiter dans le prolongement axial d'une cellule libre (7') de la grille (3) dans laquelle on réalise l'insertion du crayon (2') un espace de guidage du crayon entre deux encoches (11) des lames (8, 8') en vis-à-vis. On engage le crayon combustible de remplacement (2') à travers l'espace de guidage et à travers la cellule libre (7') de la grille-entretoise (3).

Description

L'invention concerne un procédé et un dispositif d'insertion d'un crayon combustible dans un assemblage de combustible d'un réacteur nucléaire refroidi à l'eau et en particulier d'un réacteur nucléaire refroidi par de l'eau sous pression.

Les réacteurs nucléaires refroidis par de l'eau sous pression comportent un coeur constitué par des assemblages de combustible juxtaposés ayant une forme généralement parallélépipédique à section carrée. Les assemblages de combustible comportent un faisceau constitué de crayons qui sont parallèles entre eux et qui sont maintenus en position par l'ossature rigide de l'assemblage de combustible. L'ossature comporte en particulier des grilles-entretoises de maintien transversal des crayons combustibles qui sont espacées suivant la direction longitudinale des crayons et qui définissent un réseau régulier de cellules de réception des crayons de combustible. Les grilles-entretoises, en plus du maintien des crayons de combustible, assurent également d'autres fonctions telles que la canalisation et le mélange des flux d'eau de refroidissement circulant en service dans la direction longitudinale de l'assemblage de combustible, au contact des crayons. Pour cela, les grillesentretoises qui sont constituées par des plaquettes entrecroisées comportent, découpées suivant le bord des plaquettes et repliées vers l'intérieur des cellules, des ailettes de guidage de fluide.

Les grilles-entretoises sont reliées entre elles par des tubes-guides de l'assemblage de combustible introduits dans certaines cellules alignées de l'ensemble des grilles-entretoises et substitués à des crayons de combustible.

Les tubes-guides présentent une longueur sensiblement supérieure à la longueur des crayons de combustible, de sorte que les parties d'extrémité des tubes guides se trouvent en saillie dans la direction axiale, de part et d'autre du faisceau de crayons de combustible.

Sur les parties d'extrémité en saillie des tubesguides, sont fixés des embouts de fermeture de l'assemblage de combustible. Un premier embout, appelé embout inférieur, comporte des pieds-supports par l'intermédiaire desquels l'assemblage de combustible vient reposer sur la plaque de support de coeur du réacteur, lorsqu'il est mis en place dans le coeur.

L'embout opposé, appelé embout supérieur, comporte en particulier des ressorts de maintien de l'assemblage de combustible en-dessous de la plaque supérieure de coeur du réacteur nucléaire.

Les crayons combustibles de l'assemblage de combustible sont constitués par des tubes cylindriques à l'intérieur desquels sont empilées des pastilles d'un matériau combustible nucléaire tel qu'un oxyde fissile d'uranium ou de plutonium.

Les extrémités du tube sont fermées par des bouchons qui présentent une forme profilée et qui permettent la préhension du crayon, pour sa mise en place ou pour son extraction de l'assemblage de combustible.

Dans le réacteur en fonctionnement, du fait des réactions neutroniques à partir desquelles est produite l'énergie dégagée par le réacteur nucléaire, le matériau combustible contenu dans les crayons subit une certaine usure par appauvrissement en matériau fissile.

Il est donc nécessaire d'effectuer périodiquement un rechargement du coeur du réacteur nucléaire. Au cours d'un rechargement du coeur, on réalise un remplacement d'une partie des assemblages de combustible du coeur par des assemblages de combustible neufs.

Il est également possible de remplacer les assemblages de combustible usagés par des assemblages de combustible reconstitués dans lesquels tout ou partie des crayons combustibles est remplacé par des crayons combustibles neufs, l'ossature de l'assemblage de combustible étant alors réutilisée.

I1 est également nécessaire de réaliser des opérations de remplacement de crayons de combustible dans des assemblages de combustible, lorsque la gaine cylindrique de certains crayons renfermant le matériau combustible n'est plus parfaitement étanche et présente par exemple des fissures génératrices de fuites.

Le remplacement de crayons dans un assemblage de combustible doit etre effectué également lorsque des crayons ont subi certaines déformations géométriques ou certaines détériorations dans le réacteur en service, ou lors d'opérations de manutention.

Le remplacement de crayons à l'intérieur de l'ossature d'un assemblage de combustible n'est possible que si l'un des embouts de l'assemblage de combustible est conçu de manière à pouvoir être démonté. Les opérations de démontage de l'embout de l'assemblage de combustible et de remplacement des crayons de combustible sont effectuées sous eau, -généralement dans la piscine du combustible usé du réacteur nucléaire, l'assemblage de combustible étant dans sa position normale de service, c'est-à-dire disposé avec son axe longitudinal vertical et reposant sur son embout inférieur, ou dans une position retournée.

Après avoir réalisé le démontage de l'embout de l'assemblage de combustible, on extrait le crayon de combustible à remplacer de l'ossature de l'assemblage de combustible, en réalisant l'accrochage du bouchon supérieur du crayon de combustible à un moyen de manutention et de levage.

On réalise alors l'insertion d'un crayon de combustible neuf dans l'emplacement libre laissé à l'intérieur de l'ossature après l'extraction du crayon usagé.

On peut aussi réaliser la réinsertion d'un crayon usagé précédemment extrait, par exemple après avoir effectué des contrôles ou des mesures sur ce crayon usagé. La réinsertion est effectuée par le haut de l'assemblage de combustible en position verticale et consiste à introduire le crayon, successivement dans les cellules alignées des grilles-entretoises délimitant l'espace libre duquel a été extrait précédemment le crayon usagé.

Lorsqu'un crayon endommagé est remplacé par un crayon neuf, on utilise généralement un crayon neuf d'une réalisation particulière, muni d'un bouchon inférieur de révolution ayant une section de forme en ogive ou conique destinée à faciliter le recentrage du crayon. Cette forme en ogive ou conique permet d'éviter d'endommager les ailettes de mélange des grilles-entretoises situées sur le côté des grilles par lequel on réalise 1 insertion du crayon, c'est-à-dire sur la face supérieure des grillesentretoises. Dans ce cas, le risque d'accrochage des ailettes par les bouchons inférieurs des crayons est faible mais pas totalement nul. L'accrochage est possible, en effet, dans lecas d'une déviation importante de l'extrémité du crayon qui est limitée seulement par la présence de crayons adjacents. Dans le cas d'un accrochage d'une ailette, cette ailette peut subir une flexion telle qu'elle vienne en contact avec un crayon et qu'elle provoque en fonctionnement dans le réacteur nucléaire, l'usure du gainage du crayon par frottement et corrosion.

Le risque d'accrochage est encore plus grand quand on réalise la réinsertion des crayons usagés initialement retirés de l'assemblage de combustible. En effet, les bouchons de ces crayons usagés ont généralement une forme sensiblement moins effilée que celle du bouchon en ogive ou conique des crayons neufs utilisés pour le regarnissage d'assemblages de combustible. Dans certains cas, ces bouchons ont une extrémité conique et le risque d'accrochage n'est alors que légèrement accru par rapport à l'utilisation d'un bouchon en ogive ou conique. En revanche, ce risque est considérablement accru, dans le cas de bouchons ayant une extrémité plate.

De plus, les crayons usagés qui ont été irradiés dans le réacteur nucléaire en service ont a priori des caractéristiques géométriques moins régulières et en particulier une rectitude inférieure à celle des crayons neufs. I1 en résulte des risques importants d'accrochage des ailettes lors de la réinsertion des crayons.

Il est alors nécessaire d'utiliser des dispositifs de guidage et de centrage des crayons permettant leur insertion sans risque dans les grilles successives de l'assemblage de combustible.

On a par exemple proposé d'utiliser des lames métalliques qui sont introduites entre les rangées ou les nappes planes de tubes de l'assemblage de combustible, autour de l'espace libre dans lequel on réalise la réinsertion d'un crayon pour délimiter une zone de guidage.

On utilise quatre lames qui sont placées deux à deux dans deux directions perpendiculaires entre elles pour délimiter une zone de guidage carrée au-dessus d'une cellule d'une grille-entretoise dans laquelle on réalise l'insertion d'un crayon. Les lames du peigne de guidage viennent en appui sur les crayons de combustible des nappes voisines de celle dans laquelle on réalise la réinsertion d'un crayon.

La mise en place des quatre lames de guidage audessus de chacune des positions de cellules libres des grilles-entretoises dans lesquelles on réalise successivement la réinsertion du crayon est une opération qui peut être longue et délicate et qui nécessite d'avoir accès aux quatre faces latérales de l'assemblage de combustible.

Le but de l'invention est donc de proposer un procédé d'insertion d'un crayon combustible de remplacement dans un assemblage de combustible d'un réacteur nucléaire comportant une pluralité de crayons de forme cylindrique et une ossature de maintien des crayons sous la forme d'un faisceau dans lequel les crayons sont parallèles entre eux et constituent des nappes planes parallèles, comportant une pluralité de grilles-entretoises de maintien transversal des crayons espacées suivant la direction longitudinale des crayons ou direction axiale, définissant un réseau régulier de cellules de réception de crayons combustibles et des tubes-guides de direction longitudinale engagés dans certaines cellules des grilles-entretoises, le procédé consistant à introduire axialement le crayon combustible de remplacement dans un espace libre d'une nappe de crayons de l'assemblage de combustible, à travers une première grilleentretoise d'extrémité de l'assemblage de combustible, puis successivement, à travers chacune des grillesentretoises intermédiaires de l'assemblage de combustible espacées suivant la direction axiale, ce procédé permettant de réaliser de manière relativement simple et rapide l'insertion ou la réinsertion d'un crayon dans l'assemblage de combustible.

Dans ce but, préalablement à l'introduction du crayon combustible à travers chacune des grilles-entretoises intermédiaires de l'assemblage de combustible, on introduit latéralement dans chacun de deux espaces libres de l'assemblage de combustible de part et d'autre de la nappe de crayons dans laquelle on réalise l'insertion du crayon combustible de remplacement, du côté de la grilleentretoise intermédiaire par laquelle on introduit le crayon, une lame rigide de guidage comportant sur ses bords latéraux une série d'encoches d'engagement d'un crayon ou d'un tube-guide, dans des dispositions succes sives correspondant aux dispositions de crayons combustibles ou de tubes-guides dans les nappes de crayons de l'assemblage de combustible, dans une orientation où les faces des lames sont sensiblement parallèles aux nappes de tubes de l'assemblage de combustible, puis on fait tourner les deux lames autour de leur axe longitudinal dans un premier sens de rotation, de manière à engager les encoches des lames, chacune sur un crayon d'une nappe de tubes ou un tube-guide et à délimiter, à l'emplacement du crayon dont on réalise l'insertion, au voisinage de la grille-entretoise, un espace de guidage du crayon entre deux encoches des lames en vis-à-vis, dans l'alignement d'une cellule de la grille-entretoise, et on engage le crayon combustible à travers l'espace de guidage puis à travers la cellule libre de la grilleentretoise intermédiaire.

Selon un premier mode de réalisation du procédé de l'invention, après l'engagement du crayon combustible de remplacement à travers la cellule libre d'une première grille-entretoise
a - on fait tourner les lames du dispositif de guidage autour de leur axe longitudinal dans un second sens opposé au premier sens de rotation,
b - on extrait les lames de l'assemblage de combustible par traction sur les lames dans une direction parallèle à la nappe de crayons dans laquelle on réalise l'insertion du crayon de remplacement,
c - on introduit les lames dans deux espaces libres d'un côté d'une seconde grille-entretoise par lequel on engage le crayon de combustible de remplacement à travers la seconde grille-entretoise, à la suite de la première grille-entretoise,
d - on fait tourner les lames dans le premier sens de rotation, pour les mettre en place contre des nappes de crayons combustibles,
e - on engage le crayon combustible de remplacement à travers la seconde grille-entretoise, et
f - on réalise successivement les étapes a à e, pour introduire le crayon de remplacement à travers les grilles-entretoises intermédiaires successives de l'assemblage de combustible, jusqu'à l'introduction complète du crayon de remplacement dans l'assemblage de combustible.

Selon un second mode de réalisation, préalablement à l'insertion du crayon combustible de remplacement à travers les grilles-entretoises intermédiaires, pour chacune des grilles-entretoises intermédiaires, on introduit des lames de guidage dans deux espaces libres de part et d'autre de la nappe de crayons dans laquelle on réalise l'insertion du crayon de remplacement, on fait tourner les lames de manière à engager les encoches des lames chacune sur un crayon ou un tube-guide et on engage le crayon de remplacement à travers les grilles-entretoises intermédiaires successives de l'assemblage de combustible.

L'invention est également relative à un dispositif d'insertion de crayons d'un assemblage de combustible comportant deux lames planes métalliques présentant des encoches successives sur leurs bords latéraux, dans des dispositions correspondant à la disposition de crayons de combustible dans une nappe plane d'une rangée de crayons d'un assemblage de combustible ou de tubes-guides.

Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire à titre d'exemple en se référant aux figures jointes en annexe, un mode de réalisation du procédé suivant l'invention et du dispositif utilisé pour sa mise en oeuvre.

La figure 1 est une vue en élévation d'un assemblage de combustible d'un réacteur nucléaire à eau sous pression.

La figure 2 est une vue en perspective d'une grille-entretoise dans laquelle on réalise l'insertion d'un crayon de combustible et des moyens de guidage selon l'invention utilisés pour faciliter l'insertion du crayon.

La figure 2A est une vue de dessus d'une lame du dispositif de guidage représenté sur la figure 2.

La figure 3 est une vue en élévation et en coupe partielle par un plan vertical d'une partie d'une grille d'un assemblage de combustible pendant une opération d'insertion d'un crayon par le procédé suivant l'invention.

La figure 4 est une vue de dessus suivant 4 de la figure 3.

Les figures 5A, 5B, 5C et 5D sont des vues schématiques montrant les phases successives d'une opération de réinsertion d'un crayon dans un assemblage de combustible, par le procédé de l'invention.

Sur la figure 1, on voit un assemblage de combustible d'un réacteur nucléaire à eau sous pression désigné de manière générale par le repère 1.

L'assemblage de combustible comporte un faisceau de crayons combustibles 2 parallèles entre eux et maintenus à l'intérieur d'une ossature de l'assemblage de combustible constituée par des grilles-entretoises 3, des tubes-guides 4 et deux embouts 5a et 5b.

L'assemblage de combustible 1 présente la forme générale d'un parallélépipède à base carrée, les grillesentretoises 3 ayant un contour de forme carrée à l'intérieur duquel sont délimitées des cellules de réception des crayons combustibles 2 à section carrée et disposées suivant un réseau à maille carrée.

Les grilles-entretoises 3 qui assurent un maintien des crayons 2 du faisceau suivant une disposition régulière dans des plans transversaux sont réparties suivant la direction longitudinale des crayons 2 ou direction axiale avec un espacement sensiblement régulier. Les tubes-guides 4 qui sont introduits dans les cellules alignées des grilles-entretoises 3 assurent le maintien des grilles-entretoises dans leur disposition espacée suivant la longueur de l'assemblage de combustible.

Les tubes-guides 4 qui présentent une longueur supérieure à celle des crayons combustibles 2 du faisceau de l'assemblage de combustible sont en saillie à chacune des extrémités du faisceau.

Sur la partie d'extrémité inférieure des tubesguides 4 est fixé un embout inférieur 5b de l'assemblage de combustible comportant des pieds de support de l'assemblage de combustible destinés à venir reposer sur une plaque de support de coeur de l'assemblage de combustible dans le réacteur nucléaire en service.

Sur la partie d'extrémité supérieure des tubesguides 4 est fixé un embout supérieur 5a comportant des ressorts 6 de maintien de l'assemblage de combustible sous une plaque supérieure de coeur du réacteur nucléaire.

L'un des embouts supérieurs 5a et 5b est fixé sur les extrémités des tubes-guides 4, de manière amovible, si bien qu'il est possible de séparer l'embout de la partie d'extrémité des tubes-guides 4 pour avoir accès aux extrémités supérieures des crayons combustibles 2 constituées par des bouchons de fermeture 2a de ces crayons de forme profilée.

Des opérations de réfection de l'assemblage de combustible, par remplacement de crayons combustibles 2 usagés, peuvent être effectuées dans la piscine du combustible usé du réacteur nucléaire, l'assemblage de combustible étant dans sa position verticale telle que représentée sur la figure 1 ou dans une position retournée.

Lorsqu'on désire effectuer le remplacement d'un crayon de combustible 2 de l'assemblage de combustible 1, on démonte l'embout démontable 5a ou 5b puis on met en prise avec le bouchon 2a du crayon 2 à remplacer, une pince de préhension d'un outil de manutention et de levage.

On réalise l'extraction du crayon 2 à remplacer par traction du crayon dans la direction verticale et vers le haut.

On réalise ensuite l'insertion d'un crayon neuf de remplacement ou la réinsertion du crayon 2 usagé à l'intérieur de l'assemblage de combustible par déplacement axial du crayon par rapport à l'assemblage de combustible, dans la direction verticale et vers le bas.

Comme il sera expliqué par la suite, l'insertion ou la réinsertion du crayon est réalisée de préférence en déplaçant l'assemblage de combustible dans la direction verticale et vers le haut, le crayon de combustible étant maintenu dans une disposition verticale et dans le prolongement de l'espace libre de l'ossature de l'assemblage de combustible qui était occupé précédemment par le crayon combustible 2 à remplacer.

L'assemblage de combustible comporte des grilles d'extrémité 3a et 3b qui sont généralement fixées sur les tubes-guides 4 de l'ossature de manière rigide ou tout au moins de manière suffisamment résistante pour assurer une cohésion d'ensemble de l'ossature de l'assemblage de combustible. Ces grilles d'extrémité constituent des grilles de structure de l'assemblage de combustible.

Les grilles intermédiaires 3 disposées suivant la longueur de l'assemblage de combustible entre la grille supérieure 3a et la grille inférieure 3b constituent surtout des grilles de mélange du fluide traversant l'assemblage de combustible dans la direction verticale et de bas en haut. Ces grilles sont constituées par des pla quettes entrecroisées qui comportent sur leur partie d'extrémité supérieure des ailettes de mélange qui sont rabattues vers l'intérieur des cellules délimitées par les plaquettes entrecroisées.

Lorsqu ' on réalise l'insertion ou la réinsertion d'un crayon de combustible dans l'assemblage de combustible, après avoir démonté l'embout 5a ou 5b, on réalise un déplacement relatif entre l'assemblage de combustible et le crayon de remplacement, dans la direction verticale, de manière que l'extrémité inférieure du crayon de remplacement placé dans une disposition verticale traverse une cellule de la grille-entretoise supérieure 3a laissée libre par l'extraction du crayon à remplacer.

Le déplacement vertical relatif entre l'assemblage de combustible et le crayon de remplacement est poursuivi jusqu'au moment où l'extrémité inférieure du crayon de remplacement parvient en-dessous de la grille supérieure d'extrémité 3a.

On doit alors réaliser l'introduction de l'extré- mité du crayon de remplacement dans la grille intermédiaire supérieure 3 située juste en-dessous de la grille supérieure d'extrémité 3a.

Selon l'invention, pour permettre l'engagement de l'extrémité du crayon dans une cellule de la grille intermédiaire supérieure 3 laissée libre lors de l'extrac- tion du crayon à remplacer, on utilise un dispositif de guidage qui est introduit latéralement entre les crayons 2 de l'assemblage de combustible, au-dessus de la grille intermédiaire supérieure 3.

Sur la figure 2, on a représenté la grille intermédiaire 3 qui est constituée par des plaquettes métalliques 3'a et 3'b entrecroisées et dirigées suivant deux directions perpendiculaires.

Les plaquettes entrecroisées 3'a et 3'b délimitent un ensemble de cellules 7 à section carrée disposées suivant un réseau régulier à maille carrée, dans toute la section de la grille-entretoise 3.

Des crayons de combustible occupent toutes les cellules de la grille-entretoise 3 à l'exception de certaines cellules dans lesquelles sont introduits les tubes-guides 4 et d'une cellule 7' de laquelle a été extrait un crayon de combustible à remplacer.

Sur la figure 2, on a également représenté la partie d'extrémité inférieure du crayon combustible de remplacement 2', apres que cette partie d'extrémité ait été introduite à travers la grille d'extrémité supérieure 3a de l'assemblage de combustible pour venir à l'aplomb de la cellule vide 7' de la grille 3 dont les ailettes de mélange et de guidage ne sont pas représentées.

L'extrémité inférieure du crayon de remplacement 2' est fermée par un bouchon 2'a qui peut présenter par exemple une forme plate ou une forme tronconique.

Selon l'invention, on introduit dans l'assemblage de combustible, à partir d'une face de l'assemblage de combustible, légèrement au-dessus de la partie supérieure de la grille-entretoise 3, un dispositif de guidage du crayon 2' de remplacement constitué par deux lames 8 et 8'.

Comme représenté sur la figure 2 par les flèches 9 et 9', les lames 8 et 8' du dispositif de guidage sont introduites dans l'assemblage de combustible, entre deux nappes planes ou rangées de tubes alignés suivant des directions correspondant à la direction de l'un des jeux de plaquettes (3'b) de la grille-entretoise 3.

Comme il est visible sur la figure 4, les plaquettes 3'a et 3'b des deux jeux de plaquettes de la grille-entretoise 3 sont découpées suivant leur bord supérieur pour constituer des ailettes de guidage d'eau de refroidissement 10 qui sont repliées vers l'intérieur des cellules 7.

Si l'on réalise l'insertion ou la réinsertion de la partie inférieure du crayon de remplacement 2' à l'intérieur de la cellule vide 7' de la grille-entretoise 3, l'extrémité du crayon 2' constituée par le bouchon 2'a est susceptible d'accrocher et de replier vers l'intérieur une ailette de mélange 10 située au niveau de la cellule vide 7'. L'ailette de mélange 10 ayant subi une flexion ou une torsion par accrochage avec l'extrémité du crayon de remplacement 2' est susceptible de venir frotter contre la gaine du crayon de remplacement, de sorte que la gaine du crayon est soumise à un frottement et à une corrosion dans le réacteur en service.

Pour éviter tout risque lors de l'insertion de la partie d'extrémité inférieure du crayon 2' dans la grille-entretoise 3, on utilise le dispositif de guidage constitué par les lames 8 et 8'.

Comme il est visible sur la figure 2A, chacune des lames 8 et 8' est constituée par une simple lame métallique plane découpée suivant ses bords de manière à présenter des encoches successives 11 dont l'espacement dans la direction longitudinale de la lame 8 ou 8' est égal au côté d'une cellule 7 de la grille 3.

Les encoches 11 ont une dimension telle que chacune d'entre elles puisse être engagée sur un crayon combustible 2 de l'assemblage de combustible. On peut substituer à certaines encoches 11, des encoches telles que l'encoche 11' représentée en pointillés sur la figure 2A, ayant une taille supérieure de manière à pouvoirêtre engagée sur un tube-guide 4 de l'assemblage de combustible.

La partie des lames 8 ou 8' dont les bords sont découpés pour présenter des encoches arrondies successives est prolongée à l'une au moins de ses extrémités par une partie de largeur réduite 8a ou 8'a dont les bords sont rectilignes et parallèles. Cette partie d'extrémité 8a ou 8'a de la lame 8 ou 8' constitue l'extrémité de préhension et de manoeuvre de la lame pour son introduction et sa mise en place à l'intérieur de l'assemblage de combustible.

Comme il est visible sur les figures 3 et 4, les crayons combustibles 2 de l'assemblage de combustible sont maintenus dans chacune des cellules 7 de la grilleentretoise 3, par des bossettes 12 et des ressorts 13 en saillie vers l'intérieur de chacune des cellules 7.

A l'intérieur d'une cellule 7, le crayon combustible 2 est en appui sur quatre bossettes 12 placées sur deux côtés adjacents de la cellule et maintenu contre les bossettes 12 par deux ressorts 13 fixés sur deux côtés adjacents de la cellule 7 opposés aux côtés sur lesquels sont formées les bossettes 12.

Les crayons 2 de combustible qui sont disposés chacun à l'intérieur d'une cellule 7 de la grille-entretoise 3 constituent des nappes planes parallèles entre elles ou rangées, suivant les directions médianes des cellules parallèles aux directions des plaquettes 3'a et 3'b de la grille-entretoise.

Entre deux nappes planes ou rangées successives de crayons 2, par exemple dans la direction des plaquettes 3'a, subsistent des espaces libres au-dessus et endessous de la grille 3. Sur la figure 3, on a représenté les espaces libres 14a et 14b situés au-dessus de la grille-entretoise 3, de part et d'autre de la rangée de crayons combustibles 2 dans laquelle on doit insérer le crayon de remplacement 2', dans un espace vide laissé lors de l'extraction d'un crayon 2 à remplacer.

Pour mettre en place le dispositif de guidage constitué par les lames 8 et 8' préalablement à l'insertion de l'extrémité inférieure du crayon de remplacement 2' de la cellule vide 7' de la grille-entretoise 3, on engage latéralement, depuis une face latérale externe de l'assemblage de combustible, dans les espaces libres 14a et 14b au-dessus de l'extrémité supérieure de la grilleentretoise 3, des lames 8 et 8' respectivement.

Les lames 8 et 8' présentent une épaisseur inférieure à la largeur de l'espace libre 14a ou 14b entre les nappes de crayons combustibles 2 et pour réaliser leur engagement dans les espaces libres 14a et 14b, respectivement depuis une face latérale de l'assemblage de combustible, on oriente les lames 8 et 8', de manière que leurs faces planes opposées soient sensiblement parallèles aux nappes planes de crayons combustibles 2.

L'engagement peut être réalisé en utilisant un moyen de manutention auquel les lames 8 et 8' sont fixées par leur partie d'extrémité respectives 8a et 8'a. Le dispositif de manutention qui peut être commandé depuis le niveau supérieur de la piscine du combustible usé du réacteur réalise dans un premier temps l'alignement des lames 8 et 8' avec les espaces libres 14a et 14b entre les nappes de crayons, respectivement, puis dans un deuxième temps, le déplacement des lames 8 et 8' dans la direction des nappes de tubes parallèles aux plaquettes 3'a, 3'b de la grille-entretoise 3.

Lorsque les lames 8 et 8' ont été engagées dans les deux espaces libres 14a et 14b de part et d'autre de la rangée de tubes dans laquelle on réalise l'insertion, de manière que les encoches 11 des bords des lames 8 et 8' soient placées chacune en vis-à-vis d'un crayon combustible de la rangée de tubes dans laquelle on réalise l'insertion et des deux rangées de tubes adjacentes, on fait tourner les lames 8 et 8' autour de leur axe longitudinal, dans un premier sens de rotation, comme représenté par les flèches 15 et 15' sur les figures 2 et 3.

Comme il est visible sur la figure 4, les encoches 11 des bords des lames 8 et 8' qui présentent un espacement identique à l'espacement des crayons de combustible 2 dans le réseau des grilles-entretoises ont une forme proche de celle du contour circulaire d'un crayon de combustible et sont légèrement évasées à leurs extrémités longitudinales, de manière à pouvoir être engagées sans difficulté sur la surface externe des crayons de combustible 2, lors de leur pivotement, comme indiqué par les flèches 15 et 15' sur les figures 2 et 3.

Après avoir pivoté d'un certain angle, par exemple un angle proche de 45 , comme représenté sur la figure 3, les bords des lames 8 et 8' sont venus en c faces supérieures des lames 8 et 8' placées de manière inclinée comme il est visible sur la figure 3. L'extrémité inférieure du crayon de remplacement 2' est guidée comme par un entonnoir vers l'ouverture de guidage délimitée par les encoches 11 des bords de lames 8 et 8', dans le prolongement axial de la cellule vide 7'. On réalise ainsi l'insertion de l'extrémité inférieure du crayon de remplacement 2' dans la cellule vide 7' de la grille-entretoise 3, sans difficulté et sans erreur de manoeuvre possible.

En particulier, il est à remarquer que les parties élargies des lames 8 et 8' entre deux zones successives comportant des encoches 11 ou 11' en vis-à-vis ont une forme et une dimension permettant de recouvrir les ailettes de mélange 10 inclinées vers l'intérieur des cellules 7 et de la cellule vide 7'. On évite ainsi toute possibilité de flexion et de déformation des ailettes de mélange 10 par l'extrémité du crayon de remplacement 2'.

Sur les figures 5A, 5B, 5C et 5D, on a représenté quatre phases successives de l'insertion d'un crayon de remplacement 2' à l'intérieur d'un assemblage de combustible 1 dont l'ossature comporte en particulier des grilles-entretoises 3 et des tubes-guides 4.

Sur les figures 5A à 5D, l'assemblage de combustible a été représenté dans sa configuration permettant la réinsertion d'un crayon de combustible 2' dans un espace vide de l'ossature, l'embout supérieur de l'assemblage ayant été démonté.

Comme il est visible sur la figure 5A, la première phase de l'insertion consiste à déplacer l'assemblage de combustible 1 dans la direction verticale et vers le haut, comme représenté par la flèche 16, le crayon de remplacement 2' étant maintenu dans une disposition verticale à l'aplomb de l'espace libre de l'ossature.

Le déplacement dans la direction verticale et vers le haut de l'assemblage de combustible est réalisé jusqu'au moment où l'extrémité inférieure 2'a du crayon de remplacement 2' est parvenu en-dessous de la grille d'extrémité supérieure 3a de l'assemblage de combustible.

On interrompt alors le déplacement de l'assemblage de combustible 1 dans la direction verticale et on maintient l'assemblage de combustible immobile pendant une seconde phase d'introduction de lames de guidage 8, 8' à l'intérieur de l'assemblage de combustible, entre la grille d'extrémité supérieure 3a et la grille supérieure intermédiaire de mélange 3 de l'assemblage de combustible.

Comme représenté par la flèche 17 sur la figure 5B, les lames 8 et 8' du dispositif de guidage sont introduites latéralement et dans une direction horizontale correspondant à une direction de rangées de crayons de l'assemblage de combustible 1 dans deux espaces libres entre la nappe de crayons dans laquelle on réalise l'insertion du crayons de remplacement 2' et les nappes de crayons adjacentes situées de part et d'autre de la nappe dans laquelle on réalise le remplacement de crayons.

Comme décrit précédemment, les lames 8 et 8' sont introduites dans les espaces libres entre les nappes de tubes dans une disposition telle que leurs faces soient sensiblement parallèles aux nappes de tubes, puis déplacées par pivotement autour de leur axe longitudinal dans des sens opposés de manière à venir en appui sur les tubes de nappes de tubes adjacentes ou éventuellement sur des tubes-guides, par l'intermédiaire de leurs encoches latérales.

Les lames 8 et 8' délimitent, entre deux de leurs encoches en vis-à-vis, un espace de guidage dans l'alignement axial d'une cellule vide 7' de la grille intermédiaire 3 de l'assemblage de combustible dans laquelle on doit introduire l'extrémité du crayon de remplacement 2'.

Comme il est visible sur la figure 5C, on réalise un déplacement de l'assemblage de combustible 1 dans la direction verticale et vers le haut, comme représenté par la flèche 18.

L'extrémité inférieure du crayon de remplacement 2' est guidée par le dispositif de guidage 8, 8' mis en place précédemment, de manière à être introduite sans difficulté et sans risque d'accrochage avec une ailette de la grille-entretoise, à l'intérieur de la cellule vide 7' de la grille-entretoise 3.

Le déplacement dans la direction verticale de l'assemblage de combustible 1 est poursuivi jusqu'au moment où l'extrémité inférieure 2'a du crayon de remplacement 2' est parvenue en-dessous de la grille intermédiaire supérieure 3 de l'assemblage de combustible.

Sur la figure 5D, on a représenté une phase ultérieure du procédé d'insertion du crayon de remplacement 2'. L'assemblage de combustible 1 est maintenu immobile et on réalise l'extraction du dispositif de guidage 8, 8' de l'assemblage de combustible, en faisant pivoter les lames 8 et 8' dans un second sens opposé au premier sens de rotation défini par les flèches 15 sur la figure 2 pour les remettre dans une disposition sensiblement parallèle aux rangées de tubes puis en exerçant une traction sur les lames dans la direction des nappes de tubes, comme représenté sur les figures 2 et 3.

Après extraction des lames 8, 8' de l'assemblage de combustible, on place les lames 8 et 8' dans une position de guidage du crayon de remplacement 2', entre la première et la seconde grille intermédiaire 3 et 3'.

On peut alors réaliser l'insertion sans difficultés de l'extrémité du crayon 2' dans la seconde grille intermédiaire 3'.

Après insertion de l'extrémité du tube de remplacement 2' dans la seconde grille-entretoise intermédiaire 3' et extraction de la lame de guidage 8, 8' de l'assemblage de combustible, on réalise la mise en place du dispositif de guidage entre les grilles intermédiaires 3', 3", puis l'insertion de l'extrémité du crayon de remplacement dans la grille intermédiaire 3".

On peut ainsi réaliser successivement 1' introduc- tion du crayon de remplacement 2', sans risque d'accrochage ou de déformation d'éléments de l'assemblage de combustible, dans chacune des grilles de l'assemblage, jusqu'au moment où le crayon de remplacement 2' se trouve totalement inséré dans l'assemblage de combustible.

On pourrait également mettre en place, avant l'insertion du crayon de remplacement dans l'ensemble des grilles-entretoises intermédiaires de l'assemblage de combustible, des lames de guidage 8, 8' de forme appropriée au-dessus de chacune des grilles-entretoises intermédiaires, puis introduire le crayon à travers les grilles-entretoises intermédiaires successives, en une seule opération.

Le procédé et le dispositif suivant l'invention permettent donc de réaliser l'insertion ou la réinsertion de crayons de combustible dans un assemblage de combustible usagé sans risque de détérioration des éléments de l'assemblage de combustible et en particulier sans risque de détérioration d'ailettes de mélange des grilles-entretoises.

On peut ainsi en particulier effectuer sans risque la réparation d'un assemblage de combustible par le haut de l'assemblage, ce qui présente l'avantage de ne pas avoir à effectuer le retournement de l'assemblage de combustible. Une telle opération de retournement d'un assemblage de combustible nécessite l'utilisation d'un banc de retournement qui est un équipement encombrant et qui mobilise des moyens importants, à l'intérieur de la piscine du combustible.

Pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention en réalisant un déplacement de l'assemblage de combustible dans la direction verticale et vers le haut, il est nécessaire de disposer d'un moyen de levage de l'assemblage de combustible qui laisse au moins une face latérale de l'assemblage de combustible libre et dégagée pour l'introduction des lames du dispositif de guidage, successivement au-dessus de chacune des grilles intermédiaires.

L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit.

C'est ainsi qu'on peut, lors des opérations de réinsertion d'un crayon de combustible, maintenir l'assemblage de combustible fixe et déplacer le crayon dans la direction verticale et vers le bas.

Bien entendu, on peut également imaginer des opérations d'insertion ou de réinsertion de crayons dans un assemblage de combustible qui ne se trouve pas en position verticale.

Les lames du dispositif de guidage du crayon de remplacement peuvent avoir une forme différente de celles qui ont été décrites, cette forme étant adaptée à la forme, à la dimension et à la disposition des crayons et des tubes-guides dans les rangées de crayons de l'assemblage de combustible.

Enfin, le procédé et le dispositif suivant l'invention peuvent être utilisés pour la réparation de tout assemblage de combustible comportant des crayons combustibles constituant un faisceau de crayons parallèles maintenus par une ossature comportant des grilles-entretoises et des tubes-guides.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1.- Procédé d'insertion d'un crayon combustible de remplacement (2') dans un assemblage de combustible (1) d'un réacteur nucléaire refroidi par de l'eau, comportant une pluralité de crayons cylindriques (2) et une ossature de maintien des crayons (2) sous la forme d'un faisceau dans lequel les crayons sont parallèles entre eux et constituent des nappes planes parallèles, comportant une pluralité de grilles-entretoises (3) de maintien transversal des crayons espacées suivant la direction longitudinale des crayons ou direction axiale; définissant un réseau régulier de cellules (7, 7') de réception de crayons combustibles, le procédé consistant à introduire axialement le crayon combustible de remplacement (2') dans un espace libre d'une nappe de crayons (2) de l'assemblage de combustible, à travers une première grille-entretoise d'extrémité (3a) de l'assemblage de combustible, puis successivement, à travers chacune des grilles-entretoises intermédiaires (3, 3', 3") de l'assemblage de combustible (1) espacées dans la direction axiale, caractérisé par le fait que, préalablement à l'introduction du crayon combustible (2') à travers chacune des grilles-entretoises intermédiaires (3, 3', 3") de l'assemblage de combustible (1), on introduit latéralement dans chacun de deux espaces libres de l'assemblage de combustible de part et d'autre de la nappe de crayons (2) dans laquelle on réalise l'insertion du crayon (2'), du côté de la grille-entretoise intermédiaire (3, 3', 3") par lequel on introduit le crayon (2'), une lame rigide de guidage (8, 8') comportant sur ses bords latéraux une série d'encoches (11, 11') d'engagement d'un crayon (2, 2') ou d'un tube-guide (4), dans des dispositions successives correspondant aux dispositions de crayons combustibles (2) dans les nappes de crayons de lSassemblage de combustible ou de tubes-guides (4), dans une orientation où les faces des lames sont sensiblement parallèles aux nappes de crayons de l'assemblage de combustible, puis on fait tourner les deux lames (8, 8') dans un premier sens de rotation autour de leur axe longitudinal, de manière à engager les encoches (11, 11') des lames, chacune sur un crayon (2) d'une nappe de crayons ou sur un tube-guide (4) et à délimiter dans le prolongement d'une cellule vide (7') de réception du crayon de remplacement (2') dont on réalise l'insertion, au voisinage de la grille-entretoise (3, 3', 3"), un espace de guidage du crayon de remplacement (2') entre deux encoches (11) des lames (8, 8') en vis-à-vis, dans l'alignement de la cellule libre (7') de la grilleentretoise (3), et on engage le crayon combustible de remplacement (2) à travers l'espace de guidage puis à travers la cellule libre (7') de la grille-entretoise intermédiaire (3, 3', 3").

2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'après l'engagement du crayon combustible de remplacement (2') à travers la cellule libre (7') d'une grille-entretoise (3, 3', 3")

a - on fait tourner les lames (8, 8') du dispositif de guidage autour de leur axe longitudinal dans un second sens opposé au premier sens de rotation,

b - on extrait les lames (8, 8') de l'assemblage de combustible par traction sur les lames dans une direction parallèle à la nappe de crayons (2) dans laquelle on réalise l'insertion du crayon de remplacement (2'),

c - on introduit les lames (8, 8') dans deux espaces libres d'un côté d'une seconde grille-entretoise (3, 3', 3") par lequel on engage le crayon de combustible de remplacement (2') à travers la seconde grille-entretoise, à la suite de la première grille-entretoise (3, 3', 3"),

d - on fait tourner les lames (8, 8') dans le premier sens de rotation, pour les mettre en place contre des nappes de crayons combustibles,

e - on engage le crayon combustible de remplacement (2') à travers la seconde grille-entretoise, et

f - on réalise successivement les étapes a à e, pour introduire le crayon de remplacement à travers les grilles-entretoises intermédiaires successives (3, 3', 3") de l'assemblage de combustible, jusqu'à l'introduction complète du crayon de remplacement dans l'assemblage de combustible.

3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que, préalablement à l'insertion du crayon combustible de remplacement (2') à travers les grilles-entretoises intermédiaires, pour chacune des grilles-entretoises intermédiaires (3, 3', 3"), on introduit des lames (8, 8') de guidage dans deux espaces libres de part et d'autre de la nappe de crayons (2) dans laquelle on réalise l'insertion du crayon de remplacement (2'), on fait tourner les lames (8, 8') de manière à engager les encoches 11, 11') des lames chacune sur un crayon (2) ou un tube-guide (4) et on engage le crayon de remplacement (2') à travers les grilles-entretoises intermédiaires (3, 3', 3") successives de l'assemblage de combustible.

4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'assemblage de combustible est dans une position verticale pendant l'insertion d'un crayon de combustible de remplacement (2'), c'est-à-dire dans une position dans laquelle les crayons de combustible (2) de l'assemblage de combustible de forme cylindrique sont placés avec leurs axes dans la direction verticale.

5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé par le fait qu'on réalise l'insertion du crayon de remplacement (2') dans l'assemblage de combustible (1) en position verticale, en maintenant le crayon combustible (2') de remplacement dans une position fixe verticale, dans laquelle l'axe du crayon de remplacement (2') est vertical et on déplace l'assemblage de combustible dans la direction verticale et vers le haut en direction du crayon de combustible de remplacement (2').

6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'on fait tourner les deux lames (8, 8') du dispositif de guidage autour de leur axe longitudinal d'un angle sensiblement égal à 45 , à partir de la position d'introduction des lames (8, 8') dans laquelle les lames sont sensiblement parallèles aux nappes de crayons (2), pour engager les encoches (11, 11') des lames (8, 8') sur les crayons (2) des nappes de crayons de l'assemblage de combustible ou sur des tubesguides (4).

7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que des parties des lames (8, 8') du dispositif de guidage disposées entre les encoches (11, 111) des bords des lames (8, 8') sont disposées en vis-à-vis d'ailettes de guidage (10) de la grille-entretoise (3) de l'assemblage de combustible (1), dans la position d'engagement des encoches (11, 11') sur les crayons (2) des nappes de l'assemblage de combustible (1) ou sur des tubes-guides (4).

8.- Dispositif de guidage d'un crayon de combustible de remplacement dans un assemblage de combustible d'un réacteur nucléaire comportant une pluralité de crayons cylindriques (2) et une ossature de maintien des crayons (2) sous la forme d'un faisceau dans lequel les crayons sont parallèles entre eux et constituent des nappes planes parallèles, comportant une pluralité de grilles-entretoises (3, 3', 3") de maintien transversal des crayons (2) espacées suivant la direction longitudi nale des crayons ou direction axiale, définissant un réseau régulier de cellules (7, 7') de réception de crayons combustibles (2), pour l'introduction du crayon de remplacement (2') dans la direction axiale, successivement à travers chacune des grilles-entretoises (3, 3', 3") de l'assemblage de combustible espacées suivant la direction axiale, et des tubes-guides (4) de direction longitudinale engagés dans certaines cellules (7, 7') des grilles-entretoises (3, 3', 3"), caractérisé par le fait qu'il comporte deux lames planes (8, 8') comportant des bords opposés présentant des encoches successives (11, 11') avec un espacement sensiblement égal à l'espacement des crayons (2) de l'assemblage de combustible dans une nappe de crayons et des dimensions permettant leur engagement sur un crayon (2) ou un tube-guide (4) de l'assemblage de combustible.

9.- Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que les encoches (11, 111) des bords des lames (8, 8') présentent sensiblement la forme d'arcs-de-cercle et sont évasées dans leurs parties d'extrémité longitudinales.

10.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que les lames (8, 8') comportent de plus une partie d'extrémité (8a, 8'a) ayant des bords sensiblement parallèles, pour la mise en place des lames (8, 8') dans l'assemblage de combustible.