FR2828954A1 - INSTALLATION FOR THE PLACEMENT OF NUCLEAR FUEL ASSEMBLIES - Google Patents
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Abstract
Description
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INSTALLATION POUR LA MISE EN PLACE D'ASSEMBLAGES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE. INSTALLATION FOR THE PLACEMENT OF NUCLEAR FUEL ASSEMBLIES.
L'invention concerne une installation pour la mise en place d'assemblages de combustible nucléaire au sein de la cuve d'un réacteur nucléaire. The invention relates to an installation for installing nuclear fuel assemblies within the vessel of a nuclear reactor.
De manière connue, la cuve d'un réacteur nucléaire comprend un ensemble d'assemblages de crayons combustibles verticaux, disposés côte à côte sur une plaque support dite"plaque de coeur". Cette plaque présente une pluralité d'emplacements, de forme carrée, disposés côte à côte selon une forme générale géométrique essentiellement octogonale régulière. Cette plaque est traditionnellement équipée d'un réseau de trous, appelé"trous d'eau", destiné à permettre la circulation de l'eau le long des assemblages. In known manner, the vessel of a nuclear reactor comprises a set of assemblies of vertical fuel rods, arranged side by side on a support plate called "core plate". This plate has a plurality of locations, of square shape, arranged side by side in a generally geometric shape that is essentially octagonal regular. This plate is traditionally equipped with a network of holes, called "water holes", intended to allow the circulation of water along the assemblies.
Chacun des assemblages est positionné sur un emplacement précis de la plaque de coeur qui, à cet effet, présente des tenons mâles coopérant avec des trous femelles placés de manière correspondante sur la face inférieure de l'assemblage. Each of the assemblies is positioned on a precise location on the core plate which, for this purpose, has male studs cooperating with female holes placed correspondingly on the underside of the assembly.
Afin d'homogénéiser le rayonnement dans le volume du coeur, on dispose les assemblages sur la plaque de coeur en fonction de leur degré d'usure. Typiquement, on fractionne la plaque de coeur en trois zones. On place les éléments neufs en périphérie, les éléments ayant subi un cycle d'exploitation en zone intermédiaire, et les éléments les plus usagés au centre du coeur, et tout ceci afin d'éviter de créer une zone chaude au centre du réacteur. In order to homogenize the radiation in the volume of the core, the assemblies are placed on the core plate according to their degree of wear. Typically, the heart plate is divided into three zones. The new elements are placed on the periphery, the elements having undergone an operating cycle in the intermediate zone, and the most used elements in the center of the core, and all this in order to avoid creating a hot zone in the center of the reactor.
Lors du remplacement périodique de l'assemblage de combustible, on retire pour retraitement les assemblages épuisés et on les remplace par les assemblages provenant de la zone intermédiaire. Les assemblages retirés de cette zone intermédiaire sont
remplacé e erp remplacés par les assemblages provenant de la périphérie, lesquels sont remplacés par des assemblages neufs. During the periodic replacement of the fuel assembly, the exhausted assemblies are removed for reprocessing and replaced by the assemblies coming from the intermediate zone. The assemblies removed from this intermediate zone are
replaced e erp replaced by assemblies from the periphery, which are replaced by new assemblies.
Si les assemblages neufs ne présentent pas de déformation, en revanche, les assemblages usagés sont souvent déformés, par suite des radiations qu'ils ont perçues. De la sorte, la mise en place des assemblages usagés est souvent gênée par les frottements avec les assemblages adjacents. If the new assemblies do not show any deformation, on the other hand, the used assemblies are often deformed, as a result of the radiation they have perceived. In this way, the installation of used assemblies is often hampered by friction with the adjacent assemblies.
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Dans les documents FR-A-2 588 689 et FR-A-2 614 128, on a proposé d'utiliser des outils de guidage afin de faciliter la mise en place des assemblages dans les tenons de la plaque de coeur. Ces outils fonctionnent sur le principe de la coopération de la gravité et de plans inclinés, afin d'obtenir, lors de la descente de l'assemblage, un guidage du pied de celui-ci vers la position souhaitée, l'assemblage n'étant mécaniquement transféré qu'au niveau de sa tête. In documents FR-A-2 588 689 and FR-A-2 614 128, it has been proposed to use guide tools in order to facilitate the positioning of the assemblies in the tenons of the core plate. These tools operate on the principle of the cooperation of gravity and inclined planes, in order to obtain, during the descent of the assembly, a guide of the foot thereof towards the desired position, the assembly being mechanically transferred only at the level of its head.
Cependant, les phénomènes de déformation sont de plus en plus fréquents et accentués, notamment à cause de l'allongement des cycles d'irradiation et par ailleurs de l'évolution des méthodes de fabrication desdits assemblages. Si auparavant, les déformations se présentaient sous forme de flambage des gaines, entraînant une déformation en arc de cercle, communément appelée"banane", il est de plus en plus fréquent d'observer des déformations aléatoires et de formes très diverses. Les solutions proposées de l'art antérieur ne fonctionnant qu'avec le seul déplacement de la tête de l'assemblage, elles s'avèrent quelquefois mal adaptées au positionnement d'assemblages très déformés. En outre, elles entraînent un fléchissement de l'assemblage entre tête et pied. Or ce fléchissement est limité par des impératifs de tenue de l'assemblage, ce qui impose des manoeuvres successives générant des pertes de temps, allongeant d'autant les phases de neutralisation du réacteur, et partant, de non-production d'énergie. However, deformation phenomena are more and more frequent and accentuated, in particular because of the lengthening of the irradiation cycles and moreover of the evolution of the methods of manufacturing said assemblies. If before, the deformations were in the form of buckling of the sheaths, causing a deformation in an arc of a circle, commonly called "banana", it is more and more frequent to observe random deformations and very diverse forms. The proposed solutions of the prior art operating only with the single movement of the head of the assembly, they sometimes prove to be ill-suited to the positioning of very deformed assemblies. In addition, they cause a flexing of the assembly between head and foot. However, this decline is limited by requirements for holding the assembly, which requires successive maneuvers generating loss of time, thereby lengthening the reactor neutralization phases, and consequently, non-production of energy.
On a également proposé de guider l'extrémité libre des assemblages en fin de course au moyen d'un dispositif automatique qui se déplace seul sur la plaque de coeur. Ce dispositif, qui permet certes de gagner du temps, est malheureusement coûteux, lourd en maintenance et en dosimétrie lors de cette maintenance, et peut en outre présenter des problèmes de fiabilité. It has also been proposed to guide the free end of the end-of-travel assemblies by means of an automatic device which moves alone on the core plate. This device, which certainly saves time, is unfortunately expensive, cumbersome in maintenance and dosimetry during this maintenance, and may also present reliability problems.
On a également proposé, par exemple dans le document EP-A-0 696 806, une installation du type en question comportant respectivement un mât principal télescopique, assurant le déplacement effectif de l'assemblage de combustible, et un mât secondaire télescopique, fixé parallèlement au mât principal, et présentant à son extrémité inférieure, un outil de guidage du pied des assemblages. Ce faisant, l'outil de guidage permet d'assurer le déplacement du pied de l'assemblage en synchronisme avec le déplacement de translation de la tête d'assemblage, tout en prenant appui sur la plaque de coeur. It has also been proposed, for example in document EP-A-0 696 806, an installation of the type in question comprising respectively a telescopic main mast, ensuring the effective movement of the fuel assembly, and a telescopic secondary mast, fixed in parallel to the main mast, and having at its lower end, a tool for guiding the base of the assemblies. In doing so, the guide tool makes it possible to ensure the movement of the base of the assembly in synchronism with the translational movement of the assembly head, while resting on the core plate.
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La mise en oeuvre d'un second mât télescopique associé à l'outil de guidage permet un meilleur guidage, un bon positionnement de l'assemblage et l'absence de fléchissement entre tête et pied de l'assemblage pendant l'opération de transfert de celui-ci. The implementation of a second telescopic mast associated with the guide tool allows better guidance, good positioning of the assembly and the absence of deflection between head and foot of the assembly during the transfer operation of this one.
Cependant, elle nécessite le fonctionnement de l'outil de guidage en synchronisme
avec le déplacement du mât principal assurant la manutention de l'assemblage de CD combustible, s'avérant de fait de gestion délicate. However, it requires the operation of the guide tool in synchronism
with the displacement of the main mast ensuring the handling of the fuel CD assembly, proving in fact of delicate management.
En outre, l'outil de guidage mis en oeuvre occupe une certaine surface au niveau de la plaque de coeur, de sorte qu'il neutralise une partie de la surface du coeur, et ne pennet pas de desservir les emplacements de la plaque de coeur situés dans cette zone, du fait de cette zone neutralisée. In addition, the guidance tool used occupies a certain area at the level of the core plate, so that it neutralizes part of the surface of the core, and does not allow serving the locations of the core plate. located in this area, due to this neutralized area.
Ainsi, dans le meilleur des cas, on arrive à remplir cette cuve à environ 70 % de sa contenance nominale, le reste du remplissage s'effectuant par les méthodes traditionnelles, pouvant être éventuellement, en fonction du degré de déformation des assemblages de combustible, longues à mettre en oeuvre, augmentant d'autant les périodes pendant lesquelles le réacteur est neutralisé. Thus, in the best of cases, this tank can be filled to around 70% of its nominal capacity, the rest of the filling being carried out by traditional methods, possibly being, depending on the degree of deformation of the fuel assemblies, long to implement, correspondingly increasing the periods during which the reactor is neutralized.
L'objet de l'invention est de s'affranchir de ces différents inconvénients. The object of the invention is to overcome these various drawbacks.
Elle vise une installation du type en question dans laquelle, le déplacement du pied de l'assemblage est effectué indépendamment du déplacement de l'assemblage proprement dit, celui-ci demeurant fixe. It relates to an installation of the type in question in which the movement of the base of the assembly is carried out independently of the movement of the assembly itself, the latter remaining fixed.
En d'autres termes, l'invention consiste à s'affranchir d'une partie de la gestion du déplacement du mât télescopique assurant la manutention de l'assemblage lors de sa mise en place. In other words, the invention consists in overcoming part of the management of the movement of the telescopic mast ensuring the handling of the assembly during its installation.
Selon une caractéristique de l'invention, le déplacement de l'outil de guidage et donc de la base de l'assemblage parallèlement à la plaque de cceur, s'effectue par la simple descente du mât secondaire, assurant au moyen d'organes mécaniques, et ceci après une première phase de positionnement sur la plaque de cceur, la translation du pied de l'assemblage combustible considéré parallèlement au plan du cceur au moyen dudit outil de guidage. En d'autres termes, on transforme un mouvement de translation verticale en un mouvement de translation horizontale. According to a characteristic of the invention, the displacement of the guide tool and therefore of the base of the assembly parallel to the core plate, is effected by the simple descent of the secondary mast, ensuring by means of mechanical members , and this after a first phase of positioning on the core plate, the translation of the base of the fuel assembly considered parallel to the plane of the core by means of said guide tool. In other words, we transform a movement of vertical translation into a movement of horizontal translation.
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La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, donné à titre indicatif mais non limitatif à l'appui des figures annexées. The manner in which the invention can be implemented and the advantages which ensue therefrom will emerge more clearly from the embodiment which follows, given by way of indication but not limiting in support of the appended figures.
La figure 1 est une vue générale de la machine de chargement d'une installation conforme à l'invention. Figure 1 is a general view of the loading machine of an installation according to the invention.
La figure 2 est un schéma montrant les mouvements et les liaisons principaux entre les différents éléments constitutifs de l'invention. FIG. 2 is a diagram showing the main movements and connections between the various constituent elements of the invention.
Les figures 3 à 6 sont des représentations schématiques de l'outil de guidage ou d'une partie de l'outil de guidage lors de ses différentes phases d'actionnement. Figures 3 to 6 are schematic representations of the guide tool or part of the guide tool during its different actuation phases.
En se référent à la figure 1, la référence (1) désigne la machine de chargement, qui se déplace de manière connue sur une voie de roulement (2). Cette machine (1) présente deux rails parallèles (3,4), sur lesquels est susceptible de se déplacer horizontalement un chariot (5), portant l'outil de manutention. Referring to Figure 1, the reference (1) designates the loading machine, which moves in known manner on a track (2). This machine (1) has two parallel rails (3,4), on which a carriage (5) capable of moving horizontally carries the handling tool.
Cet outil est formé essentiellement d'un treuil (non représenté), disposé dans la machinerie (6), et d'un ensemble tube fixe (7)-et tubes télescopiques (8) coaxiaux. This tool consists essentially of a winch (not shown), arranged in the machinery (6), and of a fixed tube (7) and telescopic tubes (8) coaxial assembly.
L'extrémité du dernier tube télescopique (8) est équipée de moyens de préhension (9), et notamment d'un grappin destiné à venir se fixer à l'extrémité supérieure d'un assemblage de combustible nucléaire. The end of the last telescopic tube (8) is equipped with gripping means (9), and in particular a grab intended to be fixed to the upper end of a nuclear fuel assembly.
Selon l'invention, l'installation comporte également un second mât télescopique (10) dénommé "mât secondaire", fixé parallèlement au tube fixe (7) entrant dans la constitution du mât principal, par des coulisses de guidage. au moyen d'attaches rapides (11, 12). Ce second mât est donc solidaire du mât principal, mais ne se déplace indépendamment de celui-ci que selon la direction verticale, c'est-à-dire lors de dépliement ou du repliement des tubes coaxiaux qui le constituent. According to the invention, the installation also comprises a second telescopic mast (10) called "secondary mast", fixed parallel to the fixed tube (7) forming part of the main mast, by guide slides. by means of quick couplers (11, 12). This second mast is therefore integral with the main mast, but does not move independently of the latter except in the vertical direction, that is to say during unfolding or folding of the coaxial tubes which constitute it.
L'extrémité télescopique inférieure du mât secondaire (10) est pourvue d'un outil de guidage (15) décrit ci-après plus en détail. The lower telescopic end of the secondary mast (10) is provided with a guide tool (15) described below in more detail.
La figure 2 est une représentation schématique simplifiée de l'installation. Elle n'entend pas représenter des formes précises ni des dimensions exactes des différents éléments intervenant dans l'installation. Certaines parties ont été grossies afin de faciliter la compréhension. Figure 2 is a simplified schematic representation of the installation. It does not intend to represent precise shapes or exact dimensions of the various elements involved in the installation. Some parts have been enlarged to facilitate understanding.
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La plaque de coeur (20), telle que représentée, comprend un quadrillage de trous d'eau (21) et de pions de centrage (22). Chaque emplacement (23) est destiné à recevoir un assemblage de combustible (24). The core plate (20), as shown, comprises a grid of water holes (21) and centering pins (22). Each location (23) is intended to receive a fuel assembly (24).
L'installation comprend en tant qu'organes principaux : - le chariot (5), - le mât principal (7) équipé d'un grappin (9), - le mât secondaire (10), un outil de guidage (15) composé de deux parties, à savoir : un socle (27), équipé de tétons de positionnement sur la plaque de coeur, et une équerre de poussée (30). The installation comprises as main organs: - the carriage (5), - the main mast (7) equipped with a grapple (9), - the secondary mast (10), a guide tool (15) composed of two parts, namely: a base (27), fitted with positioning pins on the core plate, and a thrust bracket (30).
L'installation conforme à l'invention est susceptible d'être mise en oeuvre dans tous types de réacteurs nucléaires à eau pressurisée, qu'il s'agisse de puissance de 900 Mégawatts comme de 1300, voire de 1450 Mégawatts. The installation according to the invention is capable of being implemented in all types of nuclear pressurized water reactors, whether power of 900 megawatts as of 1300, or even 1450 megawatts.
Fondamentalement, le chariot (5) permet le déplacement du mât principal (7), dont l'extrémité télescopique inférieure agrippe la tête (25) de l'assemblage (24) par le grappin (9). Corollairement, il permet le déplacement du mât secondaire (10), fixé ainsi que déjà dit, parallèlement au mât principal (7). Basically, the carriage (5) allows the movement of the main mast (7), the lower telescopic end of which grips the head (25) of the assembly (24) by the grapple (9). As a corollary, it allows the displacement of the secondary mast (10), fixed as already said, parallel to the main mast (7).
La partie télescopique inférieure du mât secondaire (10) est solidarisée de manière rigide à la semelle (29), recevant l'équerre de poussée (30) de l'outil de guidage (15). The lower telescopic part of the secondary mast (10) is rigidly secured to the sole (29), receiving the thrust bracket (30) of the guide tool (15).
Cette équerre de poussée (30) est composée de deux plans verticaux octogonaux, destinés à venir pousser les faces verticales adjacentes du pied de l'assemblage (24) au niveau du lieu de positionnement souhaité sur la plaque de coeur. This thrust bracket (30) is composed of two octagonal vertical planes, intended to push the adjacent vertical faces of the base of the assembly (24) at the desired location on the core plate.
T'autre partie de l'outil de guidage (15) est constituée par le socle (27). Celui-ci présente en partie inférieure deux tétons tronconiques, destinés à pénétrer dans les trous d'eau (21) afin d'ancrer le socle (27) au sein de la plaque de coeur, et ainsi créer un point fixe qui sert d'appui lors de la phase de déplacement du pied de l'assemblage (24). Le socle (27) est mécaniquement relié à l'équerre de poussée (30), par un jeu de biellettes, décrites ci-après plus en détail. The other part of the guide tool (15) is constituted by the base (27). It has in the lower part two frustoconical studs, intended to penetrate into the water holes (21) in order to anchor the base (27) within the heart plate, and thus create a fixed point which serves as support during the movement phase of the assembly foot (24). The base (27) is mechanically connected to the thrust bracket (30), by a set of links, described below in more detail.
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On a représenté en relation avec les figures 3 à 6, une forme particulière de réalisation de l'invention en relation avec l'outil de guidage. On a plus particulièrement représenté la course descendante du mât secondaire (10) qui, par la simple gravité, induit l'actionnement de l'outil de guidage proprement dit, et notamment de l'équerre de poussée (30). Celle-ci est, reliée d'une part à l'extrémité inférieure du mât télescopique mobile (10) et d'autre part, au socle (27), qui dans les formes de réalisation représentées, est déjà positionnée au niveau de la plaque de coeur. De fait, lors d'une première phase d'approche, le socle est positionnée sur la plaque de coeur. There is shown in relation to Figures 3 to 6, a particular embodiment of the invention in relation to the guide tool. The downward travel of the secondary mast (10) is shown more particularly which, by simple gravity, induces the actuation of the guide tool itself, and in particular of the thrust bracket (30). This is, connected on the one hand to the lower end of the mobile telescopic mast (10) and on the other hand, to the base (27), which in the embodiments shown, is already positioned at the level of the plate of heart. In fact, during a first approach phase, the base is positioned on the core plate.
L'équerre (30) est reliée par l'intermédiaire de biellettes (40) articulées, respectivement une biellette supérieure reliant uniquement l'équerre et le voisinage de l'extrémité inférieure du mât secondaire (10), puis une biellette inférieure qui, est en fait constituée de deux biellettes, reliant d'une part l'extrémité inférieure du mât secondaire (10) et l'équerre, et d'autre part, l'équerre et le socle (27). Il est ainsi constitué une sorte de ciseaux, qui, compte tenu des axes d'articulation mis en oeuvre, induisent, lorsque le mât. secondaire (10) descend, l'abaissement des biellettes (40) et corollairement la poussée de l'équerre dans une direction horizontale. Typiquement, la course de l'équerre susceptible d'être obtenue en fonction bien évidemment de l'avancement des bielles, est de l'ordre de 130 mm, c'est à dire, une distance largement suffisante pour induire la poussée du pied de l'assemblage de combustibles nucléaires au niveau de son lieu de positionnement, compte tenu du positionnement du mât principal. The bracket (30) is connected by means of articulated rods (40), respectively an upper rod connecting only the square and the vicinity of the lower end of the secondary mast (10), then a lower rod which is in fact consists of two rods, connecting on the one hand the lower end of the secondary mast (10) and the bracket, and on the other hand, the bracket and the base (27). A kind of scissors is thus formed, which, taking into account the articulation axes used, induce, when the mast. secondary (10) descends, the lowering of the rods (40) and consequently the thrust of the bracket in a horizontal direction. Typically, the stroke of the bracket capable of being obtained as a function of course of the advancement of the connecting rods, is of the order of 130 mm, that is to say, a distance largely sufficient to induce the thrust of the foot of nuclear fuel assembly at its location, taking into account the positioning of the main mast.
Selon une caractéristique fondamentale de l'invention, la poussée du pied de l'assemblage de combustibles nucléaires s'effectue totalement indépendamment du déplacement de la tête dudit assemblage. En d'autres termes, lors de l'actionnement du mât secondaire (10), le mât principal (7) reste fixe. According to a fundamental characteristic of the invention, the thrust of the base of the nuclear fuel assembly takes place completely independently of the movement of the head of said assembly. In other words, when the secondary mast (10) is actuated, the main mast (7) remains fixed.
Ainsi, lors du positionnement d'un assemblage (24) le mât principal (7) vient se placer au voisinage du lieu déterminé, puis, l'outil de guidage (15) assure le positionnement du pied dudit assemblage au niveau de son insertion précise dans les trous d'eau (21). Thus, when positioning an assembly (24) the main mast (7) is placed in the vicinity of the determined location, then, the guide tool (15) ensures the positioning of the foot of said assembly at the level of its precise insertion. in the water holes (21).
Compte tenu de la faible distance du déplacement du pied de l'assemblage, on joue sur la flexibilité du mât secondaire (10) pour ne pas induire nécessairement le déplacement de la tête de l'assemblage. Ce faisant, on simplifie considérablement le fonctionnement de l'installation conforme à l'invention, puisqu'il n'est plus nécessaire d'assurer le synchronisme du déplacement du mât principal et de l'outil de guidage du pied de l'assemblage de combustible nucléaire. Given the short distance of movement of the base of the assembly, we play on the flexibility of the secondary mast (10) so as not necessarily to induce the displacement of the head of the assembly. In doing so, the operation of the installation according to the invention is considerably simplified, since it is no longer necessary to ensure the synchronization of the movement of the main mast and of the tool for guiding the base of the assembly of nuclear fuel.
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Qui plus est, on diminue de manière très sensible la zone neutralisée au niveau du réacteur par l'outil de guidage, de sorte que l'installation conforme à l'invention permet ainsi de remplir près de 90 % de la cuve, ce que l'on ne savait pas faire jusqu'alors. What is more, the area neutralized at the level of the reactor by the guide tool is very significantly reduced, so that the installation according to the invention thus makes it possible to fill nearly 90% of the tank, which the 'we didn't know how to do until then.
L'installation conforme à l'invention permet donc d'assurer un guidage précis du pied des assemblages en prenant comme référence la plaque de coeur, de sorte qu'il est tout à fait possible de manipuler des assemblages même ayant subi des déformations relativement importantes.The installation according to the invention therefore makes it possible to ensure precise guiding of the base of the assemblies by taking as a reference the heart plate, so that it is quite possible to handle assemblies even having undergone relatively large deformations .
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|---|---|---|---|---|
| DE1464967A1 (en) * | 1963-09-17 | 1970-08-20 | Gulf General Atomic Inc | Nuclear reactor |
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2001
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2002
- 2002-07-10 WO PCT/FR2002/002429 patent/WO2003019577A1/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
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