FR2765027A1 - Dispositif de reconstitution d'assemblages de combustible d'un reacteur nucleaire - Google Patents

Abstract

Le dispositif de reconstitution d'assemblages (5) comporte une première plate-forme (12) disposée au-dessus du niveau supérieur de la piscine de désactivation (1), une seconde plate-forme (14) reposant sur la partie supérieure d'alvéoles de stockage de la piscine de désactivation (1) et un outil (13) de manutention de crayons de combustible comportant un corps de guidage (18) tubulaire ayant une partie supérieure (19) reposant sur la première plate-forme (12), par l'intermédiaire d'un dispositif de mesure d'effort (22). La seconde plate-forme (14) comporte des moyens de centrage et de bridage d'un assemblage de combustible usagé (6b) dans lequel on prélève des crayons combustibles et d'une ossature neuve (6a) dans laquelle on introduit des crayons combustibles.

Description

L'invention concerne un dispositif de reconstitution d'assemblages

de combustible d'un réacteur nucléaire.

Les réacteurs nucléaires refroidis par de l'eau et en particulier les réacteurs nucléaires refroidis par de l'eau sous pression comportent un coeur constitué par des assemblages de combustible juxtaposés qui comportent chacun, à l'intérieur d'une ossature ou squelette, un ensemble de

crayons de combustible maintenus par l'ossature, sous la forme d'un fais-

ceau dans lequel les crayons sont tous parallèles entre eux.

Les squelettes des assemblages de combustible comportent en particulier des grilles-entretoises délimitant des cellules disposées suivant un réseau régulier, généralement à mailles carrées, qui sont destinées à recevoir un crayon de combustible ou éventuellement un tube- guide de

l'ossature de l'assemblage de combustible. Les assemblages de combus-

tible sont fermés à leurs extrémités par des embouts. L'un des embouts peut être fixé de manière démontable à l'extrémité des tubes-guides de l'assemblage de combustible pour permettre le remplacement de crayons

à l'intérieur de l'ossature.

Les assemblages de combustible subissent une usure à l'intérieur du réacteur nucléaire en fonctionnement, de sorte qu'on doit effectuer des

opérations de remplacement d'une partie des assemblages de combusti-

ble du coeur du réacteur nucléaire, après un certain temps de fonctionne-

ment du réacteur.

Une partie des assemblages du coeur est extraite de la cuve du

réacteur nucléaire pour-être déposée dans une piscine de désactivation.

Des assemblages de combustible qui ont été extraits du coeur sont placés dans la piscine de désactivation, à l'intérieur d'alvéoles de stockage dans

lesquels les assemblages de combustible sont placés dans une disposi-

tion verticale qui correspond à leur position de service dans le coeur du réacteur nucléaire. Certains de ces assemblages de combustible ne sont pas en fin de vie et en particulier les assemblages de combustible qui doivent être remplacés du fait qu'ils renferment un ou plusieurs crayons de combustible présentant des fuites ou encore du fait que leur ossature

a subi certaines détériorations interdisant le rechargement de l'assem-

blage dans le coeur peuvent être au moins partiellement réutilisés. Dans ce cas, il est possible de reconstituer un assemblage de combustible qui puisse être réintroduit dans le coeur en rechargeant une ossature neuve avec des crayons de combustible de l'assemblage usagé

qui ne présentent pas de fuite.

Les opérations de reconstitution d'un assemblage de combustible

sont effectuées sous eau dans la piscine du combustible.

L'assemblage de combustible usagé à partir duquel on réalise la reconstitution d'un assemblage de combustible est placé dans un alvéole de stockage dans la piscine du combustible et une ossature neuve, dont on effectue le rechargement, est placée dans un alvéole voisin. Les

crayons de combustible de l'assemblage usagé sont replacés dans l'os-

sature neuve dans des positions correspondant à leur position dans l'as-

semblage de combustible usagé.

Les crayons de combustible présentant des fuites qui ne peuvent être rechargés dans l'ossature neuve sont généralement remplacés par des crayons neufs ou des faux crayons inertes de manière à modifier le

moins possible la réactivité de l'assemblage de combustible reconstitué.

Pour effectuer la reconstitution d'assemblages de combustible dans la piscine de désactivation d'une centrale nucléaire, il est connu

d'utiliser un dispositif comportant une première plate-forme disposée au-

dessus du niveau supérieur de la piscine de désactivation et une seconde plate-forme disposée à l'aplomb et en-dessous de la première plate-forme reposant sur la partie supérieure d'alvéoles de stockage de la piscine de

désactivation, de telle sorte que la seconde plate-forme soit placée au-

dessus de l'alvéole renfermant l'assemblage de combustible usagé dont

on réalise la reconstitution et de l'alvéole renfermant l'ossature neuve.

Pour réaliser l'extraction de crayons de combustible de l'assem-

blage de combustible usagé et l'insertion des crayons de combustible dans l'ossature neuve, on utilise un outil de manutention de crayons com-

bustibles placé verticalement entre la première et la seconde plates-

formes. L'outil de manutention comporte un corps de guidage, d'appui et

de reprise d'efforts qui repose, en service, par une partie d'extrémité su-

périeure sur une partie de la première plate-forme qui est mobile dans un

plan horizontal, le corps de l'outil étant d'autre part engagé, par une se-

conde partie d'extrémité inférieure, dans une ouverture d'une partie mo-

bile dans un plan horizontal de la seconde plate-forme. L'outil de manu-

tention comporte de plus un élément disposé verticalement dans le corps de l'outil et monté mobile dans la direction verticale et associé à des moyens moteurs de déplacement dans la direction verticale fixés sur le corps de l'outil. L'élément mobile de l'outil de manutention comporte, à l'une de ses extrémités ou extrémité inférieure, une pince de préhension permettant d'assurer la prise des crayons de combustible par un bouchon

de fermeture des crayons.

Les parties mobiles de la plate-forme supérieure et de la plate-

forme inférieure, respectivement, sont déplacées en synchronisme dans des directions de leur plan horizontal de déplacement, de manière que

l'outil de manutention qui est engagé par ses parties supérieure et infé-

rieure dans les parties mobiles de la plate-forme supérieure et de la plate-

forme inférieure respectivement reste rigoureusement vertical pendant le

déplacement des plates-formes pour permettre de placer l'outil successi-

vement à l'aplomb d'une position quelconque de crayons de combustible de l'assemblage de combustible usagé ou d'une position d'insertion de

crayons dans l'ossature neuve.

Dans chacune de ces positions successives obtenues par dépla-

cement des parties mobiles de la première et de la seconde plates-

formes, l'outil de manutention peut être actionné pour que la pince de préhension de son élément mobile vienne en prise sur un bouchon de crayon de combustible dans l'assemblage de combustible usagé ou pour

déplacer un crayon de combustible fixé à la pince de préhension de l'élé-

ment mobile pour assurer son insertion dans l'ossature neuve.

L'extraction des crayons de combustible de l'assemblage de com-

bustible usagé et l'insertion des crayons dans l'ossature neuve doivent être effectuées sans risque de détérioration des crayons ou des éléments

de structure de l'ossature.

Dans le cas o un crayon de combustible présente une certaine

déformation, son extraction de l'assemblage de combustible peut néces-

siter des efforts de traction importants et son insertion dans l'ossature neuve peut s'accompagner d'une détérioration ou d'une destruction de certains éléments de la structure de l'ossature, tels que des ailettes de

guidage, des bossettes de maintien ou des plaquettes de l'ossature.

Il est donc nécessaire, pour éviter des détériorations ou des des-

tructions de certaines parties des ossatures, de mesurer en permanence,

pendant l'extraction ou l'insertion des crayons, à l'aide de l'outil de ma-

nutention, la force de traction ou de poussée sur l'élément mobile de l'ou-

til pour réaliser l'extraction ou l'insertion d'un crayon de combustible.

Lorsque la force exercée sur le crayon à l'extraction ou à l'insertion dépasse une limite prédéterminée, on déclenche l'arrêt automatique de

l'installation et/ou sa mise en sécurité.

Dans le cas des dispositifs de reconstitution d'assemblages de combustible suivant l'art antérieur, la mesure de l'effort exercé sur l'outil

de manutention est réalisée en utilisant un capteur d'efforts conçu de ma-

nière spécifique pour l'installation, qui est placé à l'intérieur du corps tu-

bulaire de l'outil de manutention dans lequel se déplace, l'élément de le-

vage du dispositif de manutention comportant à son extrémité inférieure la pince de préhension des crayons. Le capteur d'efforts est fixé directement sur l'élément mobile de levage du dispositif de manutention assurant la prise et le levage des crayons. Lorsque le dispositif de manutention est en service dans la piscine

de désactivation de la centrale nucléaire, pour réaliser sous eau l'extrac-

tion et l'insertion des crayons de combustible, l'outil de manutention est immergé partiellement dans l'eau de la piscine. La partie de l'élément de levage sur laquelle est fixé le capteur se trouve placée sous eau, au

moins dans certaines phases de la manutention des crayons de combus-

tible. Le capteur qui est immergé dans l'eau de la piscine subit une con-

tamination. En outre, pendant le fonctionnement du dispositif de manutention,

les éléments de la pince de préhension, ou grappin, engendre des frotte-

ments qui perturbent la mesure d'efforts effectuée par le capteur. De plus, pour effectuer les opérations de maintenance sur le capteur, celuici doit

être démonté et décontaminé, ce qui nécessite des opérations qui peu-

vent être longues et délicates.

En conséquence, la mise en ceuvre d'un capteur d'efforts dans un dispositif de reconstitution d'assemblages de combustible suivant l'art antérieur ne permet pas d'obtenir des mesures de l'effort d'extraction des

crayons de combustible dans de très bonnes conditions de reproductibi-

lité et de fidélité.

Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de recons-

titution d'assemblages de combustible d'un réacteur nucléaire constitués d'une ossature et de crayons combustibles introduits dans l'ossature dans une direction axiale, sous la forme d'un faisceau dans lequel les crayons sont parallèles entre eux, par extraction de crayons irradiés de l'ossature d'un assemblage de combustible usagé et insertion de crayons irradiés ou de crayons de remplacement dans une ossature neuve, l'assemblage de combustible usagé et l'ossature neuve étant disposés dans un premier et dans un second alvéoles de stockage, respectivement, de la piscine de désactivation du réacteur nucléaire, le dispositif de reconstitution d'assemblages comportant:

- une première plate-forme disposée au-dessus du niveau supé-

rieur de la piscine de désactivation, - une seconde plate-forme disposée à l'aplomb et en-dessous de la première plate-forme reposant sur la partie supérieure d'alvéoles de stockage de la piscine de désactivation, au-dessus des premier et second alvéoles,

- un outil de manutention de crayons de combustible disposé verti-

calement comportant un corps de guidage, d'appui et de reprise d'efforts reposant, en service, par une partie d'extrémité supérieure, sur une partie mobile horizontalement de la première plate-forme, traversant la première plate-forme et engagé, par une seconde partie d'extrémité inférieure, dans une échancrure d'une partie mobile de la seconde plateforme, et un élément vertical d'extraction et d'insertion de crayons de combustible comportant une pince de préhension à son extrémité inférieure, monté mobile dans le corps de l'outil, dans la direction verticale, et associé à des moyens moteurs de déplacement fixés sur le corps de l'outil, - des moyens de déplacement en synchronisme, dans une direction quelconque d'un plan horizontal, de la partie mobile de la première et de

la partie mobile de la seconde plates-formes, pour placer la pince de pré-

hension de l'outil à l'aplomb d'une position quelconque de crayons com-

bustibles dans l'assemblage de combustible usagé ou dans l'ossature neuve disposées respectivement à l'intérieur du premier et à l'intérieur du second alvéoles,

ce dispositif de reconstitution permettant de réaliser l'extraction et l'inser-

tion des crayons de combustible sans risque de détérioration des crayons et de l'ossature de l'assemblage de combustible usagé ou de l'ossature neuve. Dans ce but, le corps de l'outil de manutention repose sur la partie mobile de la première plate-forme, par l'intermédiaire d'un dispositif de

mesure d'efforts.

Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire,

à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures jointes en an-

nexe, un dispositif de reconstitution suivant l'invention et son utilisation pour la reconstitution d'assemblages de combustible dans la piscine de désactivation d'une centrale nucléaire comportant un réacteur refroidi par

de l'eau sous pression.

La figure 1 est une vue schématique en élévation et en coupe d'une partie de la piscine de désactivation de la centrale nucléaire dans

laquelle on réalise la reconstitution d'assemblages de combustible en uti-

lisant un dispositif suivant l'invention.

La figure 2 est une vue à plus grande échelle en élévation de la partie supérieure de l'outil de manutention reposant sur la plate-forme

supérieure du dispositif de reconstitution suivant l'invention.

La figure 3 est une vue schématique en plan des moyens de sup-

port de la partie supérieure de l'outil de manutention et des capteurs de

mesure d'efforts exercés sur l'outil de manutention.

La figure 4 est un schéma de montage des capteurs d'efforts de

I'outil de manutention.

La figure 5 est une vue en plan de la plate-forme inférieure du dis-

positif de reconstitution.

La figure 6 est une vue en élévation suivant 6 de la figure 5 de la

plate-forme inférieure du dispositif de reconstitution.

La figure 7 est une vue en plan montrant les dispositifs de centrage

et de bridage de la partie fixe de la plate-forme inférieure sur les extrémi-

tés supérieures d'ossatures d'assemblages de combustible mis en oeuvre

lors de l'opération de reconstitution en utilisant le dispositif suivant l'in-

vention. La figure 8 est une vue analogue à la vue de la figure 7 relative à

une variante de réalisation des dispositifs de centrage et de bridage.

Sur la figure 1, on voit une partie de la piscine de désactivation 1

d'un réacteur nucléaire à eau sous pression qui est délimitée par des pa-

rois en béton 2 et sur le fond la de laquelle repose un ratelier 3 de stock-

age d'assemblages de combustible dans des alvéoles de stockage tels

que 4a, 4b et 4c.

Pour effectuer la reconstitution d'un assemblage de combustible usagé 6b, placé dans l'alvéole 4b du ratelier de stockage 3, on utilise un

dispositif de reconstitution d'assemblages de combustible désigné de ma-

nière générale par le repère 5.

Dans l'alvéole 4a voisin de l'alvéole 4b est placée une ossature neuve d'assemblages de combustible 6a et dans l'alvéole 4c est placé un

carquois 6c de stockage de crayons neufs ou irradiés.

L'ossature de l'assemblage de combustible 6b et l'ossature neuve 6a sont constituées par des grilles-entretoises 7 réparties à des distances régulières suivant la longueur de l'ossature et délimitant chacune des

cellules de maintien de crayons de combustible disposées suivant un ré-

seau régulier à mailles carrées.

Les réseaux des grilles-entretoises 7 des ossatures sont alignés suivant la direction longitudinale verticale de l'ossature, de manière que

les logements de réception des crayons de combustible dans les grilles-

entretoises successives 7 soient alignés suivant la direction verticale.

A l'intérieur de certaines cellules des grilles-entretoises 7 alignées

suivant des direction verticales sont disposés des tubes-guides 8 consti-

tuant des éléments de structure de l'ossature assurant le maintien des

grilles-entretoises 7 et la rigidité de l'ossature.

Dans les parties d'extrémité des tubes-guides 8 sont fixés des em-

bouts 9 de fermeture de l'assemblage de combustible.

Lorsqu'on effectue une opération de reconstitution d'assemblages de combustible, I'embout supérieur de l'ossature de l'assemblage de combustible usagé 6b et l'embout supérieur de l'ossature neuve 6a sont démontés préalablement pour donner accès aux parties d'extrémité des crayons de combustible ou aux logements destinés à recevoir les crayons. Eventuellement, I'opération peut être effectuée en démontant les

embouts inférieurs des assemblages de combustible en position retour-

née. De manière que la partie supérieure des ossatures d'assemblages de combustible ou du carquois 6c se trouve légèrement au- dessus du

niveau supérieur du ratelier 3, I'embout inférieur 9 des ossatures d'as-

semblages de combustible sur lesquels on effectue la reconstitution ou la

partie inférieure du carquois de stockage 6c repose sur des cales 10 pla-

cées dans le fond des alvéoles 4a, 4b et 4c.

Afin de délimiter les logements destinés à recevoir des crayons de combustible dans l'ossature neuve 6a, des crayons de guidage inertes sont introduits dans les cellules des grilles-entretoises de l'ossature neuve 6a, dans une disposition en quinconce, les crayons de guidage étant eux-mêmes enlevés ou mis en place pour réaliser le remplissage

complet de l'ossature neuve.

La reconstitution d'un assemblage de combustible consiste à ex-

traire les crayons de combustible 11 de l'assemblage de combustible usagé 6b pour les replacer dans les logements de l'ossature neuve 6a délimités par les crayons de guidage. De cette manière, lors de l'insertion du crayon de combustible dans un logement, le crayon de combustible

maintenu par les crayons de guidage sur tout son parcours ne peut péné-

trer dans les cellules des grilles-entretoises voisines des cellules alignées destinées à recevoir le crayon de combustible. Dans le cas o l'insertion d'un crayon dans l'ossature neuve 6a demande un effort supérieur à une limite prédéterminée, on déclenche

l'arrêt automatique de l'installation et sa mise en sécurité.

Comme il sera expliqué par la suite, l'opération de reconstitution d'un assemblage de combustible peut nécessiter d'utiliser plus de trois

alvéoles du ratelier de stockage; dans ces alvéoles sont placées en par-

ticulier des ossatures d'assemblages de combustible et des carquois de stockage; sur d'autres alvéoles est placé un dispositif de reprofilage des

bouchons de crayons de combustible.

Le dispositif 5 de reconstitution d'assemblages de combustible comporte une plate-forme supérieure 12, un outil de manutention 13 et une plateforme inférieure 14 qui n'a été représentée que de manière très schématique en traits interrompus sur la figure 1 et qui sera décrite plus

en détail en se référant aux figures 5, 6 et 7.

La plate-forme supérieure 12 du dispositif 5 est montée sur la pas-

serelle de travail 16 de la piscine 1. La passerelle 16 est généralement

constituée par un pont passerelle utilisé pour la manutention des assem-

blages de combustible dans la piscine de désactivation 1.

La plate-forme supérieure 12 du dispositif de reconstitution 5 com-

porte une partie mobile dans deux directions perpendiculaires entre elles d'un plan horizontal, comme représenté de manière schématique par la double flèche 17. De préférence, la partie mobile de la plate-forme 12 est constituée par une table à mouvements croisés X, Y.

L'outil de manutention 13 comporte un corps de guidage 18, géné-

ralement de forme tubulaire, dans lequel se déplace, dans la direction axiale verticale, un élément de levage 20 du dispositif de manutention comportant, à sa partie inférieure, une pince de préhension 20a d'une partie d'extrémité d'un crayon de combustible 11 constituée par un bou-

chon de fermeture du crayon.

L'élément de levage 20 est déplacé à l'intérieur du corps de gui-

dage tubulaire 18, par un treuil 21 fixé sur la partie supérieure du corps

de guidage 18 ou par un système pignon-crémaillère.

Le corps de guidage 18 comporte une collerette d'appui 19 repo-

sant sur la partie mobile de la plate-forme supérieure 12 par l'intermé-

diaire d'un dispositif de mesure d'efforts 22.

Lors de l'extraction ou de l'insertion des crayons dans une ossature

d'assemblages de combustible, le dispositif 21 est fixé sur le corps tubu-

laire 18 et exerce un effort sur le dispositif mesureur d'efforts 22, par l'in-

termédiaire de la partie d'appui et de reprise d'efforts 19.

Les efforts d'extraction et d'insertion sont repris par le dispositif de

mesure 22 en appui sur la plate-forme 12 qui permet de mesurer ces ef-

forts aussi bien à la traction qu'à la compression, du fait qu'il est équipé

de capteurs de mesure de compression, comme il sera expliqué plus loin.

Une caméra vidéo 23 permet de visualiser la partie supérieure du ratelier de stockage 3 au niveau de laquelle est effectuée la prise des

crayons de combustible par la pince de préhension 20a de l'élément mo-

bile 20 du dispositif de manutention 13.

Un opérateur 24 à son poste de travail sur la passerelle 16 utilise une image fournie par la caméra vidéo 23 et reconstituée sur un écran

pour commander les opérations de mise en place de l'outil de manuten-

tion 13, de prise de crayons par la pince de préhension 20a et d'extraction

et de réinsertion des crayons de combustible.

Le dispositif de mesure d'efforts 22 permet de mesurer les efforts

exercés par la partie mobile de l'outil de manutention, ces valeurs mesu-

rées des efforts étant comparées à des limites prédéterminées. Dans le

cas du dépassement d'une limite, l'opération en cours (extraction ou in-

sertion) est stoppée automatiquement. La partie inférieure du tube de guidage 18 de l'outil de manutention 13 est engagée dans une partie de la plate-forme inférieure 14 mobile dans un plan horizontal, cette partie mobile pouvant être constituée sous la forme d'une table à mouvements croisés X, Y.

Les déplacements en X et en Y des parties mobiles des plates-

formes 12 et 14 sont synchronisés de telle manière que l'extrémité supé-

rieure et l'extrémité inférieure du tube de guidage 18 se déplacent parfai-

tement en synchronisme. Le tube de guidage 18 reste parfaitement verti-

cal pendant les déplacements des plates-formes 12 et 14 permettant de placer l'élément mobile 20 de l'outil de manutention 13 comportant la

pince de préhension 20a à son extrémité inférieure, à l'aplomb d'une po-

sition quelconque d'un crayon de combustible d'un assemblage de com-

bustible usagé 6b ou dans le prolongement d'un logement libre de l'os-

sature neuve 6a.

Comme il est visible sur les figures 2 et 3, le dispositif de mesure d'efforts 22 sur lequel repose, par l'intermédiaire de la partie d'appui 19,

le tube de guidage 18 du dispositif de manutention 13 comporte un pla-

teau de forme annulaire 25 en appui sur trois capteurs d'efforts 26 fixés sur la surface supérieure d'un plateau 27 constituant un élément de la partie mobile de la plateforme supérieure 12 du dispositif de reconstitution

d'assemblages 5.

Les capteurs 26 sont disposés à 120 autour de l'axe du plateau

annulaire d'appui 25 qui est lui-même placé de manière coaxiale par rap-

port au corps tubulaire 18 de l'outil de manutention 13. Le plateau 25 est ainsi parfaitement en appui sur la partie mobile de la plate-forme 12 et les

capteurs 26 qui sont des capteurs à butée mécanique sont réglés de ma-

nière que le plateau d'appui 25 soit parfaitement horizontal.

Les capteurs 26 sont prévus pour fournir des signaux représenta-

tifs des efforts exercés par l'outil. Sur la figure 4, on a représenté la chaîne de mesure comportant trois capteurs d'efforts 26a, 26b et 26c disposés à 120 les uns des autres

en-dessous du disque de support de l'outil de manutention.

Les capteurs 26a, 26b et 26c sont reliés au connecteur 28 par l'in-

termédiaire duquel les capteurs sont mis en série.

Chacun des capteurs a une plage de mesures de 0 à 100 daN et

fournit un signal de tension proportionnel à l'effort supporté.

Les trois capteurs placés en série, par l'intermédiaire du connec-

teur 28, peuvent réaliser des mesures d'efforts dans un intervalle de 0 à

300 daN.

La sortie du connecteur 28 est reliée au conditionneur de signaux 29 qui permet d'élaborer un signal représentatif de l'effort exercé sur un crayon de combustible par le dispositif de levage, le signal élaboré dans le conditionneur correspondant à la somme des signaux fournis par les capteurs 26a, 26b et 26c. De plus, dans le conditionneur, on réalise une correction du signal représentatif de l'effort exercé sur l'outil tenant

compte de la poussée d'Archimède exercée sur l'outil par l'eau de la pis-

cine. Le signal d'effort élaboré dans le conditionneur 29 est transmis à I'automate 30 assurant la commande de l'outil de manutention. Le signal d'effort est comparé à l'une de différentes valeurs de seuil. Dans le cas o

une valeur de seuil est dépassée, l'automate commande l'arrêt du dispo-

sitif de manutention.

Le signal en sortie du conditionneur 29 est également transmis à un enregistreur traceur 31 permettant d'enregistrer, pour chacun des crayons de combustible, les courbes d'effort pendant son extraction et/ou

son insertion.

Dans le cas o une valeur de seuil choisie est dépassée pendant l'extraction du crayon de l'assemblage de combustible usagé, après arrêt

du dispositif de manutention, on peut, dans certains cas, terminer l'extrac-

tion à petite vitesse, en contrôlant l'effort nécessaire pour extraire le crayon. Aussi bien pour l'extraction que pour l'insertion des crayons, on

prévoit une limite de l'effort total d'extraction du crayon, cette limite pou-

vant être par exemple de 90 daN.

Pendant l'extraction d'un crayon, I'effort mesuré décroît par palier,

chacune des décroissances de l'effort mesuré entre deux paliers corres-

pondant au passage du crayon dans la partie de sortie d'une grille.

* Dans le cas de l'insertion d'un crayon, l'effort exercé sur le crayon augmente par palier, à chaque introduction du bouchon du crayon dans

une des grilles-entretoises successives de l'ossature. L'effort d'introduc-

tion du bouchon du crayon dans une grille peut dépasser la valeur du pa-

lier ultérieur correspondant au passage du crayon à travers les grilles-

entretoises. On prend en compte une valeur de seuil correspondant à l'accroissement maximal de l'effort mesuré au moment de l'introduction du crayon dans une grille-entretoise. Dans le cas d'un dépassement de la

valeur de seuil qui peut-être par exemple de l'ordre de 25 daN, on com-

mande l'arrêt du dispositif de manutention.

On évite ainsi de détériorer les ailettes ou plaquettes des grilles-

entretoises de l'ossature neuve lors de l'insertion des crayons.

En outre, les mesures effectuées par les capteurs d'efforts tradui-

sent fidèlement les valeurs des efforts exercés par l'élément de levage dudispositif de manutention. L'étalonnage du mesureur d'efforts peut être

effectué de manière simple et les capteurs de mesure d'efforts sont dis-

posés au-dessus du niveau de la piscine et ne sont donc pas susceptibles

d'être activés. Leur maintenance et leur remplacement peuvent être ef-

fectués de manière simple. Sur les figures 5 et 6, on a représenté la plate-forme inférieure 14 du dispositif de reconstitution d'assemblages de combustible 5 représenté

sur la figure 1.

La plate-forme inférieure 14 comporte une semelle 32 constituée

par une plaque métallique plane venant reposer, dans sa position de ser-

vice, sur l'extrémité supérieure d'alvéoles de stockage du ratelier 3 dispo-

sé dans la piscine de désactivation.

Les dimensions de la semelle 32 qui a été représentée sur les figu-

res 7 et 8 sont telles que la plaque recouvre douze alvéoles voisins du

ratelier 3.

La semelle 32 comporte une ouverture 33 de forme rectangulaire à l'aplomb d'une zone correspondant à la partie supérieure de trois alvéoles

de stockage 4a, 4b, 4c dans lesquels sont disposés, respectivement, l'os-

sature neuve 6a renfermant des crayons de guidage, l'assemblage de combustible usagé 6b et le carquois de stockage de crayons neufs ou irradiés 6c. L'ossature neuve 6a, l'assemblage de combustible usagé 6b et le carquois 6c, qui reposent sur des rehausses 10 placées dans le fond

des alvéoles correspondants 4a, 4b et 4c, présentent une partie d'extré-

mité supérieure au-dessus du plan supérieur du ratelier 3 constituant le

plan d'appui de la semelle 32 de la plate-forme 14.

Les parties supérieures de l'ossature 6a, de l'assemblage de com-

bustible 6b et du carquois 6c passent à travers l'ouverture 33 de la se-

melle 32, comme il est visible sur la figure 6 o l'on a représenté la partie supérieure de l'assemblage de combustible usagé 6b. De cette manière, la partie inférieure de l'outil de manutention peut parvenir à l'aplomb d'une position quelconque d'un crayon de combustible ou d'un logement pour un crayon de combustible, au-dessus de l'assemblage de combustible

usagé 6b ou au-dessus de l'ossature neuve 6a. De même, la partie d'ex-

trémité inférieure de l'outil peut être placée à l'aplomb du carquois de

stockage 6c de crayons de combustible. En outre, la semelle 32 est tra-

versée par une ouverture 34 donnant accès à un carquois auxiliaire 35,

représenté sur les figures 7 et 8, pouvant recevoir des crayons de gui-

dage inertes 36 ou un crayon de contrôle par courants de Foucault.

Sur la face supérieure de la semelle 32 de la plate-forme 14 sont montés, dans une direction parallèle au grand côté de l'ouverture 33, des

supports 37 sur lesquels sont fixés des rails 38.

Un chariot 40, constitué par une plaque plane, est monté mobile

sur les rails 38, par l'intermédiaire de galets montés rotatifs sur des sup-

ports 39 fixés sous la plaque du chariot 40.

Le chariot 40, qui se déplace dans la direction longitudinale des rails 38 parallèles au grand côté de l'ouverture 33, sera désigné comme chariot de déplacement dans la direction X.

Sur la partie supérieure du chariot 40 est monté un ensemble mo-

toréducteur 41 ayant un axe de sortie traversant la plaque du chariot 40 à l'intérieur d'une ouverture de passage et portant, à son extrémité située sous la plaque du chariot 40, un pignon d'entraînement 42 engrenant avec une crémaillère 44 fixée sur le côté de l'un des rails 38 de support

du chariot 40.

L'ensemble motoréducteur 41 permet de déplacer le chariot 40 dans la direction des rails 38 ou direction X. Le chariot 40 porte, sur sa surface supérieure, par l'intermédiaire

de supports 43, un rail de guidage 45 et une crémaillère 46 qui sont per-

pendiculaires à la direction de déplacement du chariot 40.

Un second chariot 47 est monté mobile par l'intermédiaire de galets

sur le rail 45. Le chariot 47, qui se déplace dans une direction Y perpen-

diculaire à la direction X, sera désigné comme chariot Y. Sur le chariot Y 47 est monté un ensemble motoréducteur 48 dont l'axe de sortie porte un pignon 49 engrenant avec la crémaillère 46. L'ensemble motoréducteur 48 permet de déplacer le chariot Y 47

dans la direction perpendiculaire à la direction X de déplacement du cha-

riot 40.

Le chariot 47 porte une plaque mobile 50 comportant une ouverture échancrée dans laquelle peut se loger la partie inférieure de l'élément

mobile dans la direction verticale de l'outil de manutention.

Les déplacements en X, Y de la plaque 50 obtenus par déplace-

ments croisés des chariots 40 et 47 permet de placer la partie inférieure de l'outil de manutention à l'aplomb d'une position quelconque d'un crayon de combustible de l'assemblage de combustible usagé 6b ou à

l'aplomb d'un logement quelconque de crayons de combustible dans l'os-

sature neuve 6a.

Les déplacements de l'outil de manutention réalisés par déplace-

ment des parties mobiles des plates-formes supérieure et inférieure du dispositif selon l'invention sont définis de manière précise et programmée afin de réaliser successivement le transfert des crayons de combustible

de l'assemblage de combustible usagé dans l'ossature neuve. Ces trans-

ferts sont réalisés de manière que la position des crayons de combustible réinsérés dans l'ossature neuve corresponde à la position d'origine du

crayon dans l'assemblage de combustible usagé.

Pour que ces déplacements puissent être effectués sans difficulté

et de manière reproductible, il est nécessaire que la position de l'assem-

blage de combustible usagé, de l'ossature neuve et du carquois de sto-

ckage soit parfaitement définie par rapport à la partie fixe de la plate-

forme inférieure 14 constituée par la semelle 32.

Comme il est visible sur la figure 7, la position relative de la plate-

forme 14 et des parties supérieures de l'assemblage de combustible 6b, de l'ossature 6a et du carquois 6c peut être réglée de manière très pré-

cise et maintenue par un dispositif de centrage désigné de manière géné-

rale par le repère 51 et par des dispositifs de bridage 52a, 52b et 52c as-

surant le bridage respectivement de l'assemblage de combustible 6a et

des ossatures 6b et 6c.

Le mécanisme de centrage 51 comporte un mors de centrage 53 reposant de manière glissante sur la surface supérieure de la semelle 32 de la plateforme 14 présentant, sur l'un de ses bords, trois plaques de

serrage comportant chacune un embrèvement de réception d'un assem-

blage de combustible.

Dans la position de centrage représentée sur la figure 7, les pla-

ques de serrage du bord longitudinal du mors 53 viennent en contact avec les faces alignées de la partie supérieure de l'assemblage 6a et des

ossatures 6b et 6c.

Le mécanisme de centrage 51 comporte de plus un mécanisme d'actionnement monté articulé sur la face supérieure de la plate-forme 32

et comportant deux biellettes 54a et 54b articulées à l'une de leurs extré-

mités sur le mors 53 et à leur autre extrémité sur une pièce circulaire d'actionnement respective 58a et 58b montée rotative sur la plate-forme

32 par l'intermédiaire d'un axe respectif 56a et 56b ayant une partie pro-

filée en saillie par rapport à la face supérieure de la plate-forme 32.

En outre, les deux pièces circulaires d'actionnement 58a et 58b sont reliées entre elles par une tige 57 parallèle au bord longitudinal du mors 53 et articulée à ses extrémités sur la pièce circulaire 58a et sur la

pièce circulaire 58b, respectivement.

De plus, les bielles 54a et 54b sont articulées entre les pièces cir-

culaires 58a et 58b et le mors 53, de manière à être parallèles entre elles.

On obtient un déplacement du mors 53 par glissement sur la face supérieure de la plate-forme 32 en faisant tourner les axes 56a et/ou 56b; I'ensemble des tiges 57, des bielles 54a et 54b du mors 53 constitue un parallélogramme articulé. Le mors 53 est guidé par un pion 62 solidaire de la plate-forme monté glissant dans une rainure 62' usinée dans le mors 53.

On peut ainsi déplacer le mors 53 par glissement sur la face supé-

rieure de la plate-forme 32, entre une position de retrait par rapport aux faces d'assemblages de combustible et d'ossatures et une position de

centrage telle que représentée sur la figure 7.

Les dispositif de bridage 52a, 52b et 52c sont identiques; de ce

fait on ne décrira que le dispositif 52a.

Le dispositif de bridage 52a comporte une plaque de bridage 60a montée glissante sur la face supérieure de la plaque 32 présentant un

embrèvement de réception d'un assemblage de combustible.

La plaque de bridage 60a est reliée à un bloc d'actionnement 59a,

par l'intermédiaire d'une tige montée coulissante dans le bloc d'actionne-

ment 59a qui est reliée à un levier 61a permettant son déplacement entre une position en retrait par rapport à l'ossature, tel que représenté sur la -figure 7 en ce qui concerne la plaque 60a, et une position de bridage

(celle des plaques de bridage 60b et 60c sur la figure 7).

Chacun des leviers comporte à son extrémité une partie profilée pouvant avoir une section en forme d'hexagone permettant d'engager un outil d'actionnement sur l'extrémité du levier, depuis la passerelle située

au-dessus du niveau supérieure de la piscine.

Les axes d'actionnement 56a et 56b du mécanisme de centrage 51 et les leviers tels que le levier 61a des mécanismes de bridage 52a, 52b et 52c peuvent être manoeuvrés par l'opérateur, depuis la passerelle, en utilisant une perche comportant à son extrémité inférieure un outil ayant

un profil creux hexagonal.

On peut ainsi réaliser le centrage et le bridage des assemblages et ossatures 6a, 6b et 6c par rapport à la plate-forme inférieure 14.

Le dispositif représenté sur la figure 8 qui est une variante de réali-

sation du dispositif représenté sur la figure 7 ne diffère du dispositif qui vient d'être décrit en regard de la figure 7 que par le fait que le mors 53 et les mécanismes de bridage ne réalisent le centrage et le bridage des

assemblages de combustible que par l'intermédiaire de deux angles dia-

gonalement opposés des assemblages. Les éléments correspondants sur

les figures 7 et 8 portent les mêmes repères.

Le positionnement précis des assemblages et ossatures par rap-

port à la plate-forme permet de réaliser de manière automatique le trans-

fert des crayons de combustible entre l'assemblage de combustible usagé

et l'ossature neuve.

La reconstitution de l'assemblage de combustible usagé peut met-

tre en oeuvre un premier alvéole de stockage dans lequel est placé l'as-

semblage de combustible usagé, un second alvéole de stockage dans lequel est placée l'ossature neuve, un troisième alvéole dans lequel est placé un carquois ou une ossature de stockage de crayons combustible,

un quatrième alvéole de stockage dans lequel est placé un carquois auxi-

liaire renfermant des crayons de guidage ou de remplacement inerte et

éventuellement un crayon de contrôle par courants de Foucault, un cin-

quième alvéole pour le stockage des crayons défectueux non rechargea-

bles dans l'ossature neuve et, au-dessus d'un sixième alvéole, éventuel-

lement, une installation de reprofilage des bouchons de crayons.

Tous les alvéoles du ratelier de stockage utilisés pour la reconsti-

tution de l'assemblage de combustible peuvent être desservis par l'outil

de manutention des crayons de combustible.

Dans tous les cas, l'extraction et l'insertion des crayons est con-

trôlée par le dispositif de mesure d'effort de l'outil de manutention.

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

C'est ainsi que le dispositif de mesure d'effort peut être réalisé

sous une forme différente de celle qui a été décrite.

De même, le dispositif de centrage et les dispositifs de bridage des assemblages de combustible et ossatures peuvent être réalisés sous une

forme différente de celle qui a été décrite plus haut.

Enfin, le dispositif suivant l'invention peut s'appliquer à toute opé-

ration de reconstitution d'assemblages de combustible d'un réacteur nu-

cléaire refroidi par de l'eau.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1.- Dispositif de reconstitution d'assemblages de combustible (6a)

d'un réacteur nucléaire constitués d'une ossature et de crayons combus-

tibles introduits (11) dans l'ossature, dans une direction axiale, sous la forme d'un faisceau dans lequel les crayons (11) sont parallèles entre

eux, par extraction de crayons irradiés (11) d'une ossature d'un assem-

blage de combustible usagé (6a) et insertion de crayons irradiés (11) ou

de crayons de remplacement (36) dans une ossature neuve (6a), I'as-

semblage de combustible usagé (6b) et l'ossature neuve (6a) étant dispo-

ses dans un premier et dans un second alvéoles de stockage (4a, 4b), respectivement, de la piscine de désactivation (1) du réacteur nucléaire, le dispositif de reconstitution d'assemblages (5) comportant:

- une première plate-forme (12) disposée au-dessus du niveau su-

périeur de la piscine de désactivation (1), - une seconde plate-forme (14) disposée à l'aplomb et en-dessous

de la première plate-forme (12), reposant sur la partie supérieure d'al-

véoles de stockage (4a, 4b, 4c) de la piscine de désactivation (1), au-

dessus des premier et second alvéoles (4a, 4b), - un outil de manutention (13) de crayons combustibles disposé verticalement comportant un corps de guidage, d'appui et de reprise d'efforts (18) reposant, en service, par une partie d'extrémité supérieure (19), sur une partie mobile horizontale de la première plate-forme (12), traversant la première plate-forme (12) et engagé, par une seconde partie d'extrémité inférieure, dans une échancrure d'une partie mobile (50) de la

seconde plate-forme (14), et un élément vertical (20) d'extraction et d'in-

sertion de crayons de combustible (11) comportant une pince de préhen-

sion (20a) à son extrémité inférieure, monté mobile dans le corps de l'outil (18), dans la direction verticale, et associé à des moyens moteurs (21) de déplacement fixés sur le corps (18) de l'outil, - des moyens de déplacement en synchronisme, dans une direction

quelconque d'un plan horizontal, de la partie mobile de la première plate-

forme (12) et de la seconde plate-forme (14), pour placer la pince de pré-

hension (20a) de l'outil (13) à l'aplomb d'une position quelconque de crayons combustibles (11) dans l'assemblage de combustible (6b) ou de l'ossature neuve (6a), à l'intérieur du premier alvéole (4a) et du second alvéole (4b), caractérisé par le fait que le corps de l'outil de manutention (18) repose sur la partie mobile de la première plate-forme (12), par l'intermédiaire

d'un dispositif de mesure d'effort (22).

2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de mesure d'efforts (22) comporte un plateau annulaire (25) de dépose de la partie supérieure (19) du corps tubulaire (18) de l'outil (13) et trois capteurs de mesure d'effort (26a, 26b, 26c) intercalés entre le

plateau de dépose (25) et la partie mobile (27) de la plate-forme supé-

rieure (12).

3.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les capteurs d'efforts (26a, 26b, 26c) sont disposés à 120 I'un de l'autre autour de l'axe du plateau de dépose annulaire (25) placé coaxialement

par rapport au corps tubulaire (18) de l'outil de manutention (13).

4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3,

caractérisé par le fait que les capteurs d'efforts (26a, 26b, 26c) du dispo-

sitif de mesure d'efforts (22) sont reliés en série, par l'intermédiaire d'un connecteur (28) à un coriditionneur de signal (29) relié à un automate (30)

de commande du dispositif de manutention (13).

5.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que le conditionneur (29) comporte des moyens de traitement des signaux provenant des capteurs d'efforts (26a, 26b, 26c) pour obtenir la somme

des efforts mesurés par les trois capteurs (26a, 26b, 26c).

6.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5,

caractérisé par le fait que le conditionneur de signal (29) comporte des moyens pour corriger les signaux des capteurs d'efforts (26a, 26b, 26c), de manière à tenir compte de la poussée d'Archimède sur le dispositif de manutention (13) dans l'eau de la piscine de désactivation (1) du réacteur nucléaire.

7.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6,

caractérisé par le fait que le conditionneur de signal (29) est relié à un

enregistreur (31) permettant de tracer des courbes de mesure d'effort re-

latives à chacun des crayons de combustible (11) dont on réalise l'extrac-

tion ou l'insertion.

8.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7,

caractérisé par le fait que la seconde plate-forme (14) comporte une par-

tie fixe reposant sur la partie supérieure d'alvéoles de stockage (4a) de la

piscine de désactivation (1) constituée par une semelle plane (32) traver-

sée par une ouverture (33) de passage de l'assemblage combustible usa-

gé (6b) et de l'ossature neuve (6a)et un mécanisme (51) de centrage de l'assemblage de combustible (6b) et de l'ossature neuve (6a) par rapport

à la semelle plane (32) de la plate-forme (14) ainsi qu'un dispositif de bri-

dage (52a) de l'ossature neuve et un dispositif de bridage (52b) de l'as-

semblage de combustible usagé (6b) reposant sur une face supérieure de

la semelle plane (32).

9.- Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que le mécanisme de centrage (51) comporte un mors (53) monté glissant sur la face supérieure de la semelle (32) de la seconde plate-forme (14) et un ensemble articulé en parallélogramme (54a, 54b, 57) de déplacement du mors (53) entre une position de dégagement et une position de centrage de l'assemblage de combustible (6b) et de l'ossature neuve (6a), le mors (53) comportant, suivant un bord longitudinal, au moins deux plaques de

bridage (60a, 60b, 60c) comportant chacune un embrèvement de récep-

tion d'un assemblage de combustible (6a, 6b, 6c).

10.- Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que

l'ensemble articulé (54a, 54b, 57) de déplacement du mors (53) du méca-

nisme de centrage (51) comporte deux pièces circulaires d'actionnement (58a, 58b) montées rotatives sur la face supérieure de la plate-forme (32) autour d'un axe respectif (56a, 56b) reliées chacune de manière articulée,

par l'intermédiaire d'une bielle respective (54a, 54b), au mors (53) et re-

liées entre elles par l'intermédiaire d'une tige (57) parallèle au bord Ion-

gitudinal du mors (53) articulée à ses extrémités sur les pièces circulaires d'actionnement (58a, 58b) respectivement, le déplacement du mors (53) entre sa position de dégagement et sa position de centrage étant réalisé en faisant tourner les axes (56a, 56b) solidaires des pièces circulaires

d'actionnement ( 58a, 58b).

11.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8, 9 et

, caractérisé par le fait que les dispositifs de bridage (52a, 52b, 52c)

comportent chacun une plaque de bridage (60a, 60b, 60c) montée glis-

sante sur la face supérieure de la plate-forme (32) reliée à l'extrémité d'une tige montée coulissante dans un bloc d'actionnement (59a) associé à un levier d'actionnement (61a) pour le déplacement de la tige et de la plaque de bridage entre une position de dégagement et une position de

bridage de l'assemblage de combustible (6b) ou de l'ossature (6a).