FR2806828A1

FR2806828A1 - Underwater closing procedure for sleeve containing irradiated fuel uses bell containing cap fixed in place in sleeve end by TIG welder

Info

Publication number: FR2806828A1
Application number: FR0003830A
Authority: FR
Inventors: Alain Beziat; Jean Louis Imbert
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2001-09-28
Anticipated expiration: 2020-03-27
Also published as: FR2806828B1

Abstract

The method comprises positioning an empty sleeve (6) on the bottom of a water-filled pond, introducing the irradiated fuel assembly into it, and closing the sleeve with the aid of a transparent bell with an inflatable seal (12), containing a cap (7) for the sleeve end. After evacuating the water from the sleeve and bell the cap is inserted in the sleeve end and fixed in place by an automatic TIG welder (9) or, alternately by screwing it into place.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIFDE FERMETURESOUS EAU ETUI DE COMBUSTIBLE IRRADIE DESCRIPTION Domaine de l'invention L invention concerne les étuis utilisés pour transporter et/ou stocker et/ou entreposer un assemblage combustible irradié et, en particulier, le procédé fermeture d'un tel étui, lorsque l'assemblage combustible irradiéy a été installé. AND UNDERWATER METHOD FIELD OF THE INVENTION The invention relates to cases used for transporting and / or storing and / or storing / or store an irradiated fuel assembly and, in particular, the closing process of such a case, when the irradiated fuel assembly y has been installed.

Art antérieur et problème posé Dans le cadre de la gestion des combustibles irradiés, après leur utilisation en réacteur, ceux-ci subissent une phase de refroidissement et un stockage dans la piscine dun bâtiment combustible, jouxtant le bâtiment réacteur. Les combustibles irradiés sont ensuite évacués vers une usine de retraitement où ils sont entreposés en piscine, dans attente de leur retraitement. Prior art and problem As part of the management of irradiated fuels, after their use in a reactor, they undergo a cooling phase and storage in the pool of a combustible building , adjoining the reactor building. The irradiated fuel is then discharged to a reprocessing plant where it is stored in a pool, waiting for reprocessing.

La durée de cette phase d'attente et de refroidissement dans la piscine du bâtiment combustible ne peut exceder cinq ans, compte tenu de la capacité des piscines centrales de production d'énergie électrique actuelles. Dans ce cadre, on envisage de placer chaque assemblage de combustible irradié dans un étui, qui constitue alors la première barrière de confinement de celui-ci. Ensuite, il faut que chaque étui soit placé dans un conteneur constituant une deuxième barrière de confineme#nt et assurant la tenue mécanique l'ensemble. Il s'avère donc indispensable la conception des étuis et conteneurs permette mise en #uvre de ce processus dans les installations actuelles des bâtiments, appelés bâtiments combustibles , avec le moins de modifications possible. on envisage également que les conteneurs soient ensuite transportés sur un lieu d'entreposage est, de préférence, situé sur le site de centrale, ceci afin de s'affranchir de l'opération de transport sur la voie publique. Dans ce concept, la reprise des conteneurs doit toujours être possible pour expédier soit vers une usine de retraitement, soit vers un stockage géologique profond, soit vers un nouvel entreposage. La durée, alors préconisée pour entreposage, est séculaire. The duration of this waiting and cooling phase in the pool of the fuel building can not exceed five years, given the capacity of the current central electric power generation pools. In this context, it is planned to place each irradiated fuel assembly in a case, which is then the first containment barrier thereof. Then, each case must be placed in a container constituting a second confinement barrier and ensuring the mechanical strength all. It is therefore essential to design the cases and containers to implement this process in the current buildings of buildings, called combustible buildings, with the least possible modifications. it is also envisaged that the containers are then transported to a storage location is preferably located on the plant site, in order to overcome the transport operation on public roads. In this concept, the recovery of the containers must always be possible to ship either to a reprocessing plant, to a deep geological repository, or to a new storage. The duration, then recommended for storage, is secular.

En conclusion, l'étui contenant assemblage de combustible irradié doit donc constituer une première barrière de confinement etanche, qui est compatible avec les usines de retraitement, c'est-à-dire être ouvrable une fois. In conclusion, the case containing the spent fuel assembly must therefore constitute a first sealed containment barrier, which is compatible with the reprocessing plants, that is to say, be able to be opened once.

D'autre part, par la demande de brevet international WO-97 39454, on connaÎt un procédé introduction d'un élément combustible irradié dans un etui s'opérant en piscine. Le procédé consisteà introduire un élément combustible irradié se trouvant dans une piscineà l'intérieur d'un étui, lui-même immergé dans la piscine. Pour cette opération, on utilise un caisson supplémentaire plongé également dans piscineà l'intérieur duquel sont introduits l'étui le combustible, que l'on place directementà l'intérieur de l'étui. Le caisson est alors fermé de manière étanche et vidé de son eau. Un couvercle est soudé sur l'étui,à sec.A l'aide d'un tube passant dans le bouchon de l'étui, l',intérieur de ce dernier est séché, puis rempli d'un gaz inerte sec. Ce tube est alors obturé et le caisson est de nouveau rempli d'eau puis ouvert afin de pouvoir retirer l'étui chargé son combustible irradié. On the other hand, by the international patent application WO-97 39454, there is known a method of introduction of an irradiated fuel element in a case operating in the pool. The method involves introducing an irradiated fuel element in a swimming pool into a holster, itself immersed in the pool. For this operation, we use an additional box also immersed in the pool to inside which are introduced the case the fuel, which is placed directly to inside of the case. The box is then sealed and drained of water. A lid is welded on the case, to sec. A using a tube passing through the cap of the case, the inside of the latter is dried, then filled with a dry inert gas. This tube is then closed and the box is filled with water again and then opened in order to be able to remove the case loaded with its irradiated fuel.

Il a été constaté que le caisson utilise dans ce procédé est encombrant et difficilement insérable dans la piscine du bâtiment combustible d'une centrale en activité. ceci imposerait un conditionnement des combustibles irradiés en conteneurs de transport, ce qui serait une lourde charge économique. De plus, les opérations d'introduction, fermeture, de vidage, puis de remplissage et enfin dl ouverture du caisson, ne peuvent qu'être longues donc coûteuses. It has been found that the box used in this process is bulky and difficult to insert into the pool of the fuel building of a power plant in operation. this would require irradiated fuel conditioning in transport containers, which would be a heavy economic burden. In addition, the operations of introduction, closure, emptying, then filling and finally dl opening the box, can only be long and expensive.

Toutefois, outre l'aspect radioprotection, l'intérêt du travail en piscine réside dans le fait que les opérateurs voient manipulations qu'ils sont en train d'effectuer. or, avec 'utilisation d'un caisson, toutes les opérations doivent être automatisées et suivies par vidéo, ce qui, dans deux cas, complique notamment la procédure. However, in addition to the radioprotection aspect, the interest of the work in swimming pool resides in the fact that the operators see manipulations that they are carrying out. however, with the use of a box, all the operations must be automated and followed by video, which in two cases complicates the procedure in particular.

Le but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif de fermeture sous eau d'un étui de combustible irradié, évitant les inconvénients susmentionnés. The object of the invention is to provide a method and a device for closing underwater an irradiated fuel case, avoiding the aforementioned drawbacks.

Un premier objet principal de l'invention est donc un procédé de fermeture sous eau d'un étui de combustible irradié, ce dernier se trouvant immergé dans une piscine, les deux premières étapes consistant à : - disposer l'étui vide au fond de la piscine; et introduire l'assemblage de combustible irradié dans l'étui. Selon l'invention, le procédé se poursuit par les opérations suivantes: - mise en place d'une cloche,à l'intérieur de laquelle se trouve un bouchon, sur le dessus de l'étui pour permettre de vider l'eau se trouvantà ,intérieur de l'étui et de fixer le bouchonà sec- - assurer l'étanchéité de cette cloche sur paroi externe de l'étui; - vider l'intérieur de la cloche de ,étui par pompage de l'eau en descendant provisoirement un tube plongeant jusqu'au fond de ,étui; - fixer le bouchon sur l'étui; et - retirer la cloche. A first main object of the invention is therefore a method of closing under water an irradiated fuel case, the latter being immersed in a swimming pool, the first two stages consisting of at: - Place the empty case at the bottom of the swimming pool and insert the used fuel assembly into the case. According to the invention, the method continues with the following operations: : - setting up a bell, to within which There is a plug on the top of the case to allow water to drain to inside the case and secure the cap to sec - - seal this bell on the outer wall of the case ; - empty the inside of the bell of, case by pumping water by temporarily lowering a tube plunging to the bottom of, case ; - fix the cap on the case and - remove the bell.

Dans une première version du procède, on utilise un automate de soudage pour souder le bouchon sur l'étui. In a first version of the process, a welding machine is used to weld the cap on the case.

De préférence, on utilise le soudage TIG, c'est-à-dire un soudage au tungstène sous gaz inerte. Une deuxième version du procédé selon l'invention consisteà utiliser un outil de vissage pour visser le bouchon sur le dessus de l'étui. Preferably, TIG welding is used, that is to say a tungsten welding under inert gas. A second version of the method according to the invention consists in using a screwing tool to screw the plug on the top of the case.

Dans ce cas, il est préférable de caler 'outil de vissage sur l'étui au moyen de doigts de calage se plaçant dans des fentes sur la partie supérieure de l'étui. In this case, it is preferable to wedge 'screwing tool on the case by means of wedging fingers placed in slots on the upper part of the case.

Un deuxième objet principal de l'invention un dispositif de fermeture sous eau d'un étui de combustible irradié, ce dernier se trouvant immergé dans une piscine. A second main object of the invention is a device for closing underwater an irradiated fuel case, the latter being immersed in a pool.

Selon l'invention, ce dispositif comprend principalement: - une cloche d'isolement pour vider son eau l'intérieur de l'étui et contenant un bouchon - des moyens d'étanchéité de la cloche sur étui ; et - des moyens de fixation du bouchon sur étui. According to the invention, this device mainly comprises: an insulation bell to empty its water inside the case and containing a plug / B> sealing means of the bell on case ; and - means for fixing the cap on case.

Dans le but de pouvoir suivre 'opération fixation du bouchon sur l'étui, la cloche est de préférence transparente. In order to be able to follow the fixing operation of the cap on the case, the bell is preferably transparent.

De préférence, les moyens d'étanchéité de la cloche sur l'étui sont constitués un joint gonflable. Preferably, the sealing means of the bell on the case consist of an inflatable seal.

Dans une première réalisation moyens de fixation du bouchon sur l'étui, ceux-ci sont constitués par un automate de soudage placéà l'interieur de la cloche pour souder le bouchon sur le dessus de l'étui. In a first embodiment of the cap fixing means on the case, they are constituted by a welding automaton placed to inside the bell to weld the cap on the top of the case .

De préférence, l'automate de soudage est un dispositif de soudage du type TIG. Preferably, the welding machine is a TIG welding device.

Dans une deuxième réalisation moyens de fixation du bouchon sur l'étui, ceux-ci sont constitués par un outil de vissage du bouchon permettant de visser ce dernier sur l'étui. In a second embodiment means for fixing the cap on the case, these are constituted by a cap screwing tool for screwing the latter on the case.

Dans ce cas, on utilise, de preférence, au moyen un doigt de calage se plaçant dans une fente pratiquée dans la partie supérieure de 'étui pour fixer l'outil de vissage sur l'étui. In this case, preferably using a wedging finger placed in a slot in the upper part of the case to fix the screwing tool on the case.

Liste des figu es L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprisesà la lecture de la description suivante, accompagnée de plusieurs figures, représentant respectivement: - figure1, le cadre de la mise en #uvre du procédé et du dispositif selonillinvention ; - figure 2, le dispositif et le procédé selon invention dans leur première réalisation; et - figure3, le dispositif et le procédé selon invention dans leur deuxième réalisation. Description détaillée de deux réalisations de l'invention La figure1 représente une piscine ou fosse 2, menagée dans l'enceinte d'un bâtiment, dit combustible, d'une centrale nucléaire de production d'énergie électrique. Une telle piscine sert donc, entre autre, au stockage des combustibles irradiés, mais égalementà l'introduction de chacun ces derniers dans un étui, en vue de son transport et/ou de son stockageà long terme dans un autre endroit cet effet, on dispose sur le fond 4 de la piscine 2 d'un pied5, dans lequel est positionné verticalement étui 6, son ouverture se trouvant vers le haut. On note que, à. cette occasion, il est possible d'utiliser les installations de manutention existant dans le batiment combustible, telles que le pont-perche. List of figu es The invention and its various technical characteristics will be better understood to the reading of the following description, accompanied by several figures, representing respectively : - figure 1, the setting for the implementation of the method and device according to the invention ; - Figure 2, the device and method according to the invention in their first embodiment ; and - Figure 3, the device and the method according to the invention in their second embodiment. Detailed description of two embodiments of the invention Figure 1 represents a swimming pool or pit 2, housed in the enclosure of a building, said fuel, a nuclear power plant producing electrical energy. Such a swimming pool thus serves, among other things, the storage of irradiated fuel, but also to the introduction of each of them in a case for transport and / or storage long term in another place this effect, it has on the bottom 4 of the pool 2 a foot 5, in which is positioned vertically case 6, its opening is upwards. Note that at this opportunity, it is possible to use the existing handling facilities in the fuel building, such as the boom.

L'innovation principale du procédé et du dispositif selon l'invention est d'utiliser une cloche 10 pour entourer l'extrémité supérieure de l'étui6 afin vider l'eau; à l'intérieur de cette cloche10, pour procéderà la fixation d'un bouchon7 sur étui 6. Cette cloche10 est fixée au bout d'un tube de cloche3, qui permet son positionnement sur l'extrémité de l'étui6. Ce tube de cloche3 a une hauteur suffisante pour dépasser le niveau d'eau de la piscine 2, lorsque la cloche10 est en place sur l'étui6. Le bouchon7 est placé préalablement dans la cloche10, avant sa descente dans la piscine 2. eau est ensuite pompée en utilisant un tube plongeant inséré provisoirement jusqu'au fond l'étui6. vide étant faità l'intérieur de la cloche et de la partie supérieure de l'étui, la fixation bouchonà sec peut avoir lieu. Toutefois l'étanchéité de la cloche10, sur la paroi d'extrémité de l'étui6, doit être assurée, par exemple au moyen d'un joint gonflable 121 représenté sur les figures suivantes. The main innovation of the method and device according to the invention is to use a bell 10 to surround the upper end of the case 6 to empty the water ; to inside this bell 10, to to fixing a cap 7 on case 6 This bell 10 is attached to the end of a bell tube 3, which allows its positioning on the end of the case 6 This bell tube 3 has a height sufficient to exceed the water level of the pool 2, when the bell 10 is in place on the case 6. The cap 7 is placed beforehand in the bell 10, before its descent into the pool 2. water is then pumped using a dip tube inserted provisionally to the bottom of the case 6. empty being made to the inside of the bell and the top of the holster, the cap fixing to sec can take place. However the sealing of the bell 10, on the end wall of the case 6, must be ensured, for example by means of an inflatable seal 121 shown in the following figures.

Le pompage de l'eauà l'intérieur de cloche10 et de l'étui6 se complète par un séchage pouvant être effectué par une mise sous vide volumes intérieurs de ces deux éléments., puis par un remplissage d'hélium. The pumping of 10 water inside 10 and the 6 case is completed by drying which can be carried out by vacuuming the inner volumes of these two elements., then by a helium filling.

La mise en place du bouchon7 sur1 étui6 est effectuée par un robot, non représenté, qui est descendu a l'intérieur du tube de cloche3 et qui positionne le bouchon7 sur un décrochement11 pratiqué sur la surface intérieure de l'étui6, dans son extrémité supérieure. The placement of the cap 7 on 1 case 6 is performed by a robot, not shown, which is lowered inside the tube of bell 3 and which positions the cap 7 on a recess 11 made on the inner surface of the case 6, in its upper end.

Laf igure 2 permet de voir en détail première manière de fixer le bouchon7 sur l'étui6. procédé employé est le soudage et,plus particulièrement, le soudage au tungstène (TIG), sous gaz inerte. Pour effectuer cette opération, on utilise le câble de descente13 pour descendre dans la cloche 10 un automate de soudage TIG 8 équipé d'une électrode 9. The f igure 2 allows to see in detail first way to fix the cap 7 on the case 6. The process used is welding and, more particularly, tungsten welding (TIG), under inert gas. To do this, use the descent cable 13 to lower the bell 10 a TIG welding machine 8 equipped with an electrode 9.

Une bague centrage18 symbolise des moyens d'immobilisation de l'automate de soudage TIG 8, a l'intérieur du tube de cloche3, car ceux-ci sont nécessaires pour pouvoir permettre un déplacement rotatif autour de laxe/ de descente pour porte-électrodes 9, de manièreà ce que l'électrode19 puisse souder toute la jonction périphérique supérieure du bouchon7 à l'intérieur de l'étui6 L'homme du métier saura prévoir d'autres dispositifs permettant de positionner le dispositif de soudage. A centering ring 18 symbolizes immobilization means of the TIG welding machine 8, inside the bell tube 3, because these are necessary to allow a rotational movement around the electrode holder 9, to so that the electrode 19 can weld all the upper peripheral junction of the plug 7 to inside the case 6 The person skilled in the art will be able to provide other devices allowing to position the welding device.

La deuxième manière def ixer bouchon7 sur l'étui6 est de le visser dans un taraudage16, pratiqué dans la partie supérieure de surface interne de l'étui6. Une diminution de l'épaisseur de ce dernier permet de former une butée pour vissage du bouchon7. The second way to f ixer cap 7 on case 6 is to screw it into a tapping 16, made in the upper inner surface of the case 6. A decrease in the thickness of the latter makes it possible to form a stop for screwing the plug 7.

Dans ce cas, le bouchon7 et un outil de vissage 14 sont mis en place dans la cloche10, préalablementà la descente de celle-ci, au-dessus de l'étui6. Une fois le vidage et la mise sous hélium de l'intérieur de la cloche10 et du tube de cloche3, ,ensemble de l'outil de vissage 14 et bouchon7 sont mis en place sur l'extrémité supérieure de l'étui pour que le bouchon7 soit positionné a l'entrée du taraudage16. Deux doigts de positionnement15, font saillie 'latéralement de l'outil de vissage 14 et sont insérés chacun dans une fente verticale17 de ,extrémité supérieure de l'étui6, dans le but immobiliser en rotation l'outil de vissage. Ce positionnement se fait, bien entendu, au moyen du câble descente13. Le vissage s'effectue avec un couple de serrage requis pour obtenir l'étanchéité définie préalablement. La motorisation de l'outil de vissage 14 peut s'effectuer, grâceà l'énergie électrique, pneumatique ou hydraulique. In this case, the cap 7 and a screwing tool 14 are put in place in the bell 10, beforehand to the descent of this one. above the case 6. After emptying and casting helium inside the bell 10 and the bell tube 3, , set of screwing tool 14 and plug 7 are put in place on the upper end of the holster so that the plug 7 is positioned at the entry of the tapping 16. Two positioning fingers 15, protrude 'laterally from the screwing tool 14 and are each inserted in a vertical slot 17 , top end of the case 6, in order to immobilize in rotation the screwing tool. This positioning is done, of course, by means of the cable down 13. The screwing is carried out with a tightening torque required to obtain the seal defined previously. The motorization of the screwing tool 14 can be effected, thanks to to electrical, pneumatic or hydraulic energy.

Lorsque le vissage du bouchon7 sur l'étui est terminé, la cloche10 et l'outil de vissage 14 sont remontés. Avantages de l'invention Comme le montre laf igure 1, il facile comprendre que l'encombrement, dans la piscine, du dispositif de fermeture selon l'invention est reduit. When the screw on the cap 7 on the case is completed, the bell 10 and the screwing tool 14 are reassembled. Advantages of the invention As shown in the f igure 1, it is easy to understand that the bulk, in the pool, of the closure device according to the invention is reduced.

La quantité d'eauà évacuer volume intérieur défini par la cloche10 et le tube support3 etant réduite, et le système de soudage ou vissage bouchon7 ne prenant que peu de temps, le procédé selon l'invention est nettement plus rapide que celui defini dans le procédé selon l'art antérieur. The amount of water to evacuate interior volume defined by the bell 10 and the support tube 3 being reduced, and the system of welding or screwing cap 7 taking only a short time, the process according to the invention is much faster than that defined in the process according to the prior art.

La cloche pouvant être transparente, la mise en place et la fixation du bouchon7 sur étui6 peuvent être visibles dans la piscine. The bell may be transparent, the placement and fixing of the cap 7 on case 6 may be visible in the pool.

Ce procédé ne nécessite pas l'utilisation d'un tuyau spécial traversant le bouchon7 pour vider ,eau de l'étui6 et le mettre sous hélium. This process does not require the use of a special pipe running through the cap 7 to empty, water from the case 6 and put it under helium.

On note qu'il est également possible utiliser d'autres types de soudage, tel que le soudageà l'arc par la 'technique du fil fourré. It is noted that it is also possible to use other types of welding, such as arc welding by the flux-cored technique.

Le procédé de fermeture selon l'invention s effectue toujours sous eau, dans la piscine ce qui permet de bénéficier de la protection biologique de eau. The closure process according to the invention is always carried out under water, in the pool which allows to benefit from the biological protection of water.

on s'affranchit ainsi de la construction bâtiment ou cellule spécifiqueà cette opération, ce qui réduit considérablement le coût de celle-ci.This eliminates the specific building or cell construction to this operation, which considerably reduces the cost of this operation.

Claims

CLAIMS method - place the empty case (6) at the bottom of the pool (2) and introduce the irradiated fuel assembly to inside the case (6), the method being characterized in that it continues with the following operations: : - setting up a bell to within There is a plug on the top of the case (6) to allow the water to be emptied to 1 'inside 1 case (6) and f attach the cap to the case (6); - sealing the bell (10) on the outer wall of the case (6); - empty the inside of the bell and of the case by pumping water to using a temporary tube plunging to the bottom of the case (6) - fix the cap (7) on the case (6) and - remove the bell (10). 2. Method according to claim 1, characterized in that the fixing of the plug () on the case () is carried out by welding, at by means of an automaton. 3. A method according to claim 2, characterized in that the welding is of the TIG type, that is to say, tungsten welding under inert gas 4. The process according to claim 1, characterized in that the fixing of the plug (7) on the case (6) is made by screwing by means of a screwing tool (14). 5. The method of claim 4, wherein the screwing tool (14) is keyed on the case 6) by means of wedging fingers (15) penetrating into (17) slots in the top of the (6) case. 6. Closing device under an irradiated fuel case, the latter being immersed in a swimming pool, characterized in that it mainly comprises: : - a bell ( 10) to empty water inside the case (6) and to inside which is placed a cap (7) - - (10) Sealing means on (6) and - means for fixing the cap (7) on the case (6). 7. Device according to claim 6, characterized in that the bell (10) is transparent. 8. Device according to claim 6, characterized in that the sealing means consist of an inflatable seal (12). 9. Device according to claim 7, characterized in that the means for fixing the cap (7) on the case ( 6) consist of a TIG welding device, that is to say of tungsten welding under inert gas. 10. Device according to claim 6, characterized in that the fixing means consist of a screwdriver (14) of the plug (7) to screw on the case (6). 11. Device according to claim il, characterized in that the tool screwing (14) comprises at least one setting finger (15) placed in a slot (17) made on the upper part of the case (6) ) to fix the screwdriver (14).