DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention se rapporte au domaine de la fragmentation de tubes, et en particulier à la fragmentation de tubes radiologiquement contaminés, issus d'installations classées en zone contrôlée et constituant des déchets nucléaires.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Dans le domaine du nucléaire, l'ensemble du matériel déposé et issu d'installations classées en zone contrôlée est catégorisé comme déchet nucléaire. Les coûts de reprise des déchets nucléaires représentent une part importante dans le budget de démantèlement d'une installation, et cette part du budget est en croissance permanente.

Actuellement, les tubes ou tuyauteries issus du démantèlement d'installations sont déposés, découpés en tronçons/fragments de longueur appropriée, puis mis en colis. De par le profil fermé et circulaire d'un tube, la densité de matière dans le colis s'avère peu optimisée. En effet, le volume cylindrique interne des tronçons de tube, ainsi que les espaces interstitiels entre les différents tronçons, restent inoccupés.

Cette faible densité nécessite de multiplier le nombre de colis et leurs transports, ce qui impacte sensiblement le coût global du démantèlement.

I l existe donc un besoin d'optimisation de la densité de remplissage des colis, ainsi qu'un besoin de disposer de moyens à moindres coûts, permettant l'obtention d'une densité optimale des tronçons de tubes au sein du colis.

Bien évidemment, cette problématique est également rencontrée dans d'autres domaines techniques que celui du démantèlement d'installations nucléaires. EXPOSÉ DE L'INVENTION

L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement aux problèmes mentionnés ci-dessus, rencontrés dans les solutions de l'art antérieur.

Pour ce faire, l'invention a tout d'abord pour objet une tête d'écrasement et de découpe pour une installation de fragmentation d'au moins un tube, de préférence un tube radiologiquement contaminé, la tête comprenant un organe mobile à coulissement relativement à un support d'organe mobile, selon une première direction, l'organe mobile étant équipé des éléments suivants, qui se succèdent selon une seconde direction distincte de la première :

- une première platine d'écrasement du tube ;

- une seconde platine d'écrasement écartée de la première platine selon ladite première direction, de manière à permettre un niveau d'écrasement supérieur ; puis

- une lame de découpe.

L'invention a également pour objet une installation de fragmentation d'au moins un tube, comprenant :

- un bâti ;

- une tête d'écrasement et de découpe telle que décrite ci-dessus, agencée en regard du bâti ;

- des moyens permettant à l'organe mobile de la tête d'écrasement et de découpe d'effectuer un mouvement de va-et-vient dans ladite première direction, entre une position de retrait et une position de travail ; et

- des moyens permettant de faire défiler le tube à fragmenter entre le bâti et la tête d'écrasement et de découpe, selon ladite seconde direction, lorsque l'organe mobile de la tête d'écrasement et de découpe occupe sa position de retrait.

L'invention a aussi pour objet un procédé de fragmentation d'au moins un tube à l'aide d'une installation telle que décrite ci-dessus, comportant une étape d'actionnement de l'organe mobile contre une section du tube située en regard de l'organe mobile et en appui sur le bâti, cette étape d'actionnement visant à déplacer l'organe mobile de sa position de retrait à sa position de travail et générant l'ensemble des opérations suivantes :

- pré-écrasement d'une partie de la section du tube, à l'aide de la première platine d'écrasement ;

- écrasement d'une partie pré-écrasée de la section du tube, à l'aide de la seconde platine d'écrasement ; et

- découpe d'une partie écrasée de la section du tube, à l'aide de la lame de découpe, de manière à obtenir un fragment écrasé de tube.

L'invention est remarquable en ce qu'elle permet l'obtention de fragments de tube écrasés, qui conduisent à une densité de matière largement augmentée dans le colis dans lequel ces fragments sont entreposés, de préférence en vrac. Le nombre de colis requis ainsi que les transports sont réduits par rapport aux solutions proposées dans l'art antérieur, ce qui contribue à limiter les coûts. Ces coûts sont également optimisés par la mise en œuvre d'une installation et d'un procédé spécifiques à l'invention, permettant en particulier de réaliser plusieurs opérations lors d'un même et unique déplacement de l'organe mobile, comme cela a été mentionné ci- dessus.

L'invention comporte également au moins l'une des caractéristiques techniques optionnelles suivantes, prises séparément ou en combinaison.

La tête d'écrasement et de découpe comporte, placée entre la seconde platine d'écrasement et la lame de découpe, des moyens de maintien d'une partie de tube écrasée.

Les moyens de maintien de la partie de tube écrasée sont montés sur au moins un vérin passif, le cylindre dudit au moins un vérin étant solidaire de l'organe mobile.

La première platine d'écrasement, la seconde platine d'écrasement et les moyens de maintien de la section de tube écrasée s'étendent chacun sur une longueur sensiblement identique, selon la seconde direction.

Lesdites première et seconde directions sont sensiblement orthogonales entre elles. Lesdits moyens permettant de faire défiler le tube à fragmenter sont un système à poussoir actionné par une vis sans fin motorisée, même si d'autres techniques conventionnelles pourraient être employées, sans sortir du cadre de l'invention.

L'installation comporte un convoyeur, par exemple un convoyeur à rouleaux, sur lequel est destiné à être placé le tube à fragmenter, le convoyeur étant agencé en amont de la tête d'écrasement et de découpe, selon un sens de défilement du tube à fragmenter au sein de l'installation.

Selon une variante, ce convoyeur peut également être constitué par une goulotte en forme de « V » très légèrement inclinée vers le bas en direction de la tête d'écrasement et de découpe, la forme en « V » assurant le centrage correct du tube à fragmenter.

L'installation comporte également des moyens de serrage du tube à fragmenter, placés en amont et à proximité de la tête d'écrasement et de découpe, selon un sens de défilement du tube à fragmenter, et destinés à maintenir le tube pendant l'opération de découpe. Ces moyens de serrage sont par exemple constitués de mors de serrage du tube, commandés par des moyens dédiés, par exemple un ou plusieurs vérins hydrauliques.

L'installation est configurée pour la fragmentation simultanée de plusieurs tubes agencés parallèlement les uns aux autres, et elle comporte un peigne de guidage desdits tubes. De préférence, ledit peigne est situé au-dessus du convoyeur.

Enfin, le procédé de fragmentation comprend de préférence la réitération du groupe d'étapes successives suivantes :

- déplacement de l'organe mobile de sa position de travail vers sa position de retrait ;

- déplacement du tube à fragmenter selon la seconde direction, entre le bâti et la tête d'écrasement et de découpe, selon une distance d'incrémentation ; et

- mise en œuvre de ladite étape d'actionnement de l'organe mobile, de manière notamment à obtenir ledit fragment écrasé de tube, dont la longueur selon la seconde direction correspond sensiblement à ladite distance d'incrémentation. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ;

- la figure 1 représente une vue en perspective d'une installation de fragmentation d'un tube, selon un mode de réalisation préféré de l'invention ;

- la figure 2 représente une vue agrandie de côté d'une partie de l'installation montrée sur la figure précédente ;

- la figure 3 représente une vue schématique de dessus d'une partie de l'installation montrée sur la figure 1 ;

- les figures 4a à 4c représentent différentes étapes successives d'un procédé de fragmentation d'un tube, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, mis en œuvre à l'aide de l'installation montrée sur les figures 1 à 3 ;

- les figures 5a à 5e représentent différentes étapes successives permettant l'amorce du procédé de fragmentation représenté schématiquement sur les figures 4a à 4c ;

- la figure 6 représente une vue similaire à celle de la figure 3, avec l'installation se présentant selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention ;

- la figure 7 est une vue du peigne de guidage mis en œuvre sur l'installation montrée sur la figure précédente ; et

- la figure 8 représente une vue en perspective du peigne montré sur la figure précédente.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS En référence aux figures 1 à 3, il est représenté une installation 1 pour la fragmentation d'un tube contaminé 2, issu d'un démantèlement d'installation nucléaire. L'installation 1 se présente sous la forme d'un mode de réalisation préféré de l'invention, apte à être utilisée pour la fragmentation de tubes contaminés de différents diamètres, par exemple pour des diamètres compris entre 15 et 100 mm. De même, elle peut être utilisée pour une large plage d'épaisseurs de tube, par exemple typiquement jusqu'à une épaisseur de 5 mm.

L'installation comprend un bâti 4 surélevé par des pieds 6 reposant sur le sol 8. Cette surélévation du bâti 4 permet de placer à côté de lui un colis de déchets 10, dans lequel les fragments de tube peuvent tomber directement par gravité après leur découpe, comme cela sera décrit ci-après. Il peut s'agir d'un colis de transport et/ou de stockage et/ou d'entreposage des déchets.

Au-dessus et en regard du bâti 4, l'installation 1 comporte une tête d'écrasement et de découpe 12, spécifique à l'invention.

La tête 12 comporte un organe mobile 14, dit coulisseau, monté à coulissement dans un support d'organe mobile 16, selon une première direction Dl correspondant ici à la direction verticale. Le support d'organe mobile 16 est fixe par rapport au bâti 4. Des moyens 20, du type vérin linéaire, permettent à l'organe mobile 14 de la tête 12 d'effectuer un mouvement de va-et-vient par rapport au support fixe 16, selon la direction Dl. Aussi, l'organe mobile 14 est capable d'être déplacé entre une position de retrait ou position haute, et une position de travail ou position basse.

L'organe mobile 14 est ainsi prévu pour frapper le tube à fragmenter, lorsque ce dernier est agencé entre le bâti 4 et cet organe 14. Il est monté fixement sur l'extrémité basse de la tige du vérin 20, et équipé de plusieurs éléments distincts capables d'effectuer ensemble, simultanément, plusieurs opérations sur le tube 2.

Les différents éléments montés sur la surface inférieure de l'organe mobile 14 se succèdent selon une seconde direction D2, distincte de la première direction Dl. Il s'agit de préférence de la direction horizontale, orthogonale à la direction Dl. La direction D2 correspond également à la direction de défilement du tube 2 au sein de l'installation 1. A cet égard, il est noté que cette installation comporte ici un convoyeur à rouleaux 18 pour supporter et permettre le déplacement du tube 2 dans un sens de défilement D2a, en direction de la tête 12 d'écrasement et de découpe. Le convoyeur 18 est donc agencé en amont de la tête 12 selon le sens de défilement D2a, et comporte des rouleaux d'axes parallèles agencés dans un plan orthogonal à la direction Dl. Pour permettre d'engendrer le déplacement du tube 2 sur le convoyeur 18, l'installation 1 comporte des moyens appropriés tels que schématisés sur la figure 3. Il s'agit par exemple d'un poussoir 22 en appui sur l'extrémité amont du tube, et actionné par une vis sans fin motorisée 24.

Plus spécifiquement en référence à la figure 2, il est représenté l'ensemble des éléments d'outillage équipant l'organe mobile 14, se succédant selon la direction D2. Dans le sens de défilement D2a, il s'agit des quatre éléments d'outillage successifs suivants :

- une première platine 26 d'écrasement du tube, sensiblement plane et horizontale ;

- une seconde platine d'écrasement 28, également plane et horizontale. Elle est écartée de la première platine 26 selon la première direction Dl, de manière à permettre un niveau d'écrasement supérieur. En d'autres termes, la seconde platine 28 se situe plus proche du bâti 4, par exemple d'une distance comprise entre 20 et 40 mm ;

- des moyens 30 de maintien d'une partie écrasée de tube, ces moyens

30 en forme de platine plane et horizontale étant de préférence montés sur au moins un vérin passif 29, orienté selon la direction Dl et également dénommé vérin serre-flan. Ce vérin 29 permet essentiellement d'appliquer une pression de maintien sur la partie de tube écrasée, afin d'en faciliter la découpe. Néanmoins, les moyens 30 et chaque vérin 29 permettent également, dans certains cas, d'appliquer un troisième niveau d'écrasement lorsque la seconde platine 28 n'a pas totalement écrasé le tube. Quoi qu'il en soit, la nature passive de chaque vérin 29 permet de s'adapter à une large plage d'épaisseurs de tube, par exemple jusqu'à 5 mm. Le cylindre 31 de chaque vérin 29 est solidaire de l'organe mobile 14, voire obtenu par un alésage directement pratiqué dans l'organe mobile ; et

- une lame de découpe 32, destinée à coopérer avec une contre-lame 34 fixée sur le bâti 4. La lame 32 présente un angle d'attaque compris de préférence entre 0 et 20°.

Les quatre éléments d'outillage 26, 28, 30, 32 sont agencés de manière directement adjacente selon la direction D2. En d'autres termes, dans cette direction D2, il n'y a pas de jeu entre ces différents éléments. De plus, les trois premiers éléments d'outillage, à savoir la première platine d'écrasement 26, la seconde platine d'écrasement 28 et les moyens de maintien 30, s'étendent chacun sur une longueur Ll sensiblement identique, toujours selon cette direction D2. Cette longueur Ll est par exemple de l'ordre de quelques centimètres, et correspond à la longueur souhaitée pour les fragments de tube destinés à tomber en vrac dans le colis 10.

Les trois éléments précités 26, 28, 30 présentent par ailleurs une largeur qui leur permet de recouvrir l'intégralité des parties du tube avec lesquelles ils sont en regard, respectivement. Aussi, cette largeur des éléments d'outillage 26, 28, 30 est de préférence supérieure au demi-périmètre extérieur du tube à fragmenter.

Enfin, en référence à la figure 3, il est noté que l'installation 1 comporte également des mors 40 de serrage du tube, commandés par des moyens dédiés 42, par exemple un ou plusieurs vérins hydrauliques. Les deux mors 40 sont agencés diamétralement opposés de part et d'autre du tube 2, représentés ici selon un diamètre horizontal. Les mors 40 sont placés à proximité de la tête 12, par exemple à une vingtaine de centimètres de celle-ci, à une extrémité aval du convoyeur 18.

L'installation peut également être équipée d'un dispositif d'aspiration (non représenté) des poussières générées lors de la fragmentation. Cette aspiration permet ainsi de limiter la dispersion de poussières radioactives dans l'environnement de l'installation. Un dispositif (non représenté) de mesure radiologique du tube peut également être mis en œuvre. Cette mesure peut être effectuée en amont de leur fragmentation, par exemple au niveau du convoyeur 18 en amont de la tête 12, ou bien au niveau des fragments de tube obtenus de manière à les trier en fonction de leur niveau de contamination. Par exemple, pour obtenir une mesure précise du niveau de contamination du tube au niveau du convoyeur, il peut être prévu un couvercle (non représenté) recouvrant le tube en défilement sur ce convoyeur 18. En position fermée, ce couvercle participe alors à isoler le tube 2 de son environnement, et donc à améliorer la précision de la mesure instantanée du débit de dose.

Bien entendu, l'installation 1 comporte une unité centrale de commande 46 permettant de commander et de synchroniser les mouvements du vérin actif 20 de commande l'organe mobile 14, de la vis sans fin motorisée 24 servant à faire défiler le tube 2 sur le convoyeur 18, et des vérins 42 de commande des mors 40 de serrage du tube 2. La synchronisation de ces mouvements est retenue de façon à mettre en œuvre un procédé de fragmentation d'un tube spécifique à l'invention, et dont un mode de réalisation préféré va à présent être décrit en référence aux figures 4a à 4c.

Tout d'abord, comme cela a été schématisé sur la figure 4a, après avoir frappé le tube 2, la tête 12 est déplacée dans la direction Dl vers le haut par le vérin 20, de sa position de travail à sa position de retrait. Après desserrage des mors horizontaux précités (non visibles sur les figures 4a à 4c), le tube 2 est déplacé dans le sens de défilement D2a de la direction D2, par la vis sans fin motorisée et le poussoir associé (non visibles sur les figures 4a à 4c). La flèche représentée sur la figure 4b schématise ce mouvement, qui s'effectue selon une distance d'incrémentation « di » correspondant à la longueur Ll précitée des éléments d'outillage 26, 28, 30. Aussi, c'est l'ensemble du tube 2 qui est déplacé sur le convoyeur 18 et entre la tête 12 et le bâti 4, d'une distance d'incrémentation « di ».

Suite à ce déplacement, une section SI du tube se trouve agencée en regard de l'organe mobile 14 de la tête 12, selon la direction Dl. Cette section SI comporte quatre parties adjacentes, se succédant selon la direction D2.

II s'agit tout d'abord d'une première partie PI, partiellement écrasée en ce sens que son extrémité aval est déjà déformée. En revanche, sa partie amont n'est pas déformée et présente un diamètre extérieur correspondant à celui de la partie amont du tube 2. La première partie PI se situe en regard de la première platine d'écrasement 26, et présente une même longueur Ll selon la direction D2.

II s'agit ensuite d'une seconde partie P2 pré-écrasée, située dans la continuité aval de l'extrémité aval déformée de la première partie PI de la section SI. La seconde partie P2 se situe en regard de la seconde platine d'écrasement 28, et présente une même longueur Ll selon la direction D2.

Ensuite, la section SI du tube 2 comporte une partie écrasée P3, dans laquelle il subsiste seulement deux portions déformées sensiblement planes et horizontales, plaquées l'une contre l'autre. Cette troisième partie écrasée P3 se situe dans la continuité aval de l'extrémité aval de la seconde partie P2 de la section SI. La troisième partie écrasée P3 se situe en regard des moyens de maintien 30, et présente une même longueur Ll selon la direction D2.

Enfin, la section SI du tube 2 comporte une autre partie écrasée P4, dans laquelle il subsiste aussi seulement deux portions déformées sensiblement planes et horizontales, plaquées l'une contre l'autre. Eventuellement, le niveau d'écrasement de cette quatrième partie P4 de la section SI peut être supérieur à celui de la troisième partie P3. Cette quatrième partie écrasée P4 se situe dans la continuité aval de l'extrémité aval de la troisième partie P3 de la section SI. La quatrième partie écrasée P4 présente une extrémité aval qui se situe en regard de la lame de découpe 32, et présente également une longueur Ll selon la direction D2.

A titre indicatif, sur la figure 4a, il a été référencé la section SI du tube 2 avant son déplacement selon la distance d'incrémentation « di ».

La poursuite de la mise en œuvre du procédé de fragmentation s'effectue par resserrage des mors de serrage pour maintenir le tube 2, puis par la réalisation d'une étape d'actionnement de l'organe mobile, également dénommée étape de frappe. Lors de cette étape schématisée sur la figure 4c, l'organe mobile 14 est déplacé selon la direction Dl vers sa position basse de travail, par le vérin dédié 20. Comme évoqué précédemment, lors de ce déplacement visant à enserrer la section SI du tube entre les éléments d'outillage 26, 28, 30, 32 et le bâti 4, l'ensemble des opérations suivantes sont générées sensiblement simultanément.

Tout d'abord, la première platine 26 provoque un pré-écrasement de la première partie PI du tube, de sorte que cette partie PI adopte, après la frappe, une forme sensiblement identique à celle de la seconde partie P2 avant la frappe, telle que montrée sur la figure 4b. De manière analogue, la seconde platine 28 provoque un écrasement de la seconde partie P2 du tube, de sorte que cette partie P2 adopte, après la frappe, une forme sensiblement identique à celle de la troisième partie P3 avant la frappe, telle que montrée sur la figure 4b.

Egalement, les moyens 30 viennent maintenir la troisième partie écrasée P3 contre le bâti 4, avec une rentrée passive de la tige du vérin 29 dans son cylindre 31. L'étendue de rentrée de la tige de vérin dépend donc de l'épaisseur de la troisième partie écrasée P3. Comme indiqué précédemment, les moyens 30 peuvent également assurer un écrasement supplémentaire de la troisième partie P3, sans sortir du cadre de l'invention.

Enfin, toujours durant cette même étape d'actionnement de l'organe mobile 14, la lame 32 provoque la découpe de la partie écrasée P4, en combinaison avec la contre-lame 34 solidaire du bâti 4. Le tube maintenu dans sa partie P3 contre le bâti, et cisaillé à l'intersection entre ses parties P3 et P4, donne donc naissance à un fragment écrasé 2', correspondant à la partie P4. Le fragment 2' tombe ensuite directement par gravité dans le colis situé en contre-bas (non représenté sur la figure 4c).

Ensuite, le groupe d'étapes successives schématisées sur les figures 4a à 4c sont réitérées autant de fois que nécessaire, pour fragmenter l'intégralité du tube 2. A cet égard, il doit être compris qu'à la fin de l'étape 4c qui vient d'être décrite, il est défini une section de tube S2, de forme identique à la section SI précitée, et qui subit ensuite chacune des étapes représentées sur ces figures 4a à 4c, notamment afin de générer un nouveau fragment de tube 2'.

Grâce à l'obtention de fragments de tube écrasés, la densité de matière est largement augmentée dans le colis dans lequel ces fragments sont entreposés en vrac. De plus, l'obtention de ces fragments est optimisée, en particulier grâce à une installation 1 et un procédé permettant de réaliser plusieurs opérations lors d'un même et unique déplacement de l'organe mobile.

A titre purement indicatif, les figures 5a à 5e montrent différentes étapes d'amorce du procédé de fragmentation qui vient d'être décrit en référence aux figures 4a à 4c. Par amorce, il est ici entendu l'ensemble des étapes qui conduisent à obtenir le tube 2 dans sa configuration telle que montrée sur la figure 4a, c'est-à-dire avec une section aval pourvue de quatre parties successives P1-P4.

Pour ce faire, comme cela a été schématisé sur la séquence d'étapes des figures 5a à 5e, le tube 2 est frappé à plusieurs reprises par l'organe mobile 14, ce tube étant déplacé de la distance d'incrémentation « di » entre chaque frappe. Après la troisième frappe montrée sur la figure 5e, il est effectivement obtenu la section SI avec ses quatre parties adjacentes P1-P4.

En référence à présent à la figure 6, il est montré une installation 1 selon un autre mode de réalisation configuré pour permettre la fragmentation simultanée de plusieurs tubes 2, agencés parallèlement les uns aux autres selon la seconde direction D2. Cette installation présente ainsi de nombreuses similitudes avec l'installation précédemment décrite. D'ailleurs, sur les figures, les éléments portant les mêmes références numériques correspondent à des éléments identiques ou similaires.

Dans ce mode de réalisation, l'installation 1 comporte un peigne de guidage 50 permettant de guider les tubes 2 et de maintenir leur écartement ainsi que leur parallélisme. Le peigne 50 est préférentiellement situé au-dessus du convoyeur 18, entre le poussoir 22 et la tête 12. D'ailleurs, il est noté que le poussoir 22 peut être commun pour tous les tubes 2, ou bien chaque tube peut être associé à un poussoir lui étant dédié.

Dans ce mode de réalisation, le tubes 2 sont par exemple au nombre de quatre, agencés dans un même plan parallèle à celui défini par le convoyeur. Néanmoins, le nombre de tubes pourrait être inférieur ou supérieur à quatre.

Le peigne de guidage 50 est fixe, et solidaire du bâti 4. Comme cela est également visible sur les figures 7 et 8, le peigne 50 présente des dents 52 et des encoches 54 agencées en alternance, afin que chaque tube 2 en mouvement puisse circuler à travers l'une des encoches 54 sous l'action du poussoir 22. La partie fonctionnelle du peigne 50 est prolongée par un organe de fixation 56 permettant son montage sur le bâti.

Dans ce mode de réalisation, la tête 12 est de conception identique ou similaire à celle décrite précédemment. Elle présente une largeur adaptée afin de pouvoir réaliser l'ensemble des opérations décrites ci-dessus, sur tous les tubes 2 simultanément.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.