DISPOSITIF DE DESCENTE ET DE MONTEE D'ELEMENTS DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE DANS DES ALVEOLES D'UN EMBALLAGE

DESCRIPTION

L'invention concerne un dispositif de descente et de montée d'éléments de combustibles nucléaires dans des alvéoles d'un emballage.

De tels emballages de transport d'éléments de combustible nucléaire consistent en des conteneurs à structure métallique évidés d'alvéoles pour recevoir des éléments de combustible, typiquement des assemblages de crayons maintenus ensemble par des grilles extérieures. Pendant le chargement des éléments, une hotte de protection radiologique couvre l'emballage. Elle consiste en un couvercle muni d'ouvertures fermées par des bouchons, au-dessus d'alvéoles respectives. Le brevet français 2 900 495 donne un exemple d'une telle hotte.

Le brevet français 2 763 169 décrit un procédé et un dispositif de mise en place d'un composant d'une centrale nucléaire à l'intérieur d'une piscine de la centrale nucléaire, où des moyens de repérage de position sont placés sur le composant et un moyen de mesure optique suit la position de ces repères et permet des corrections de position du composant. Le contexte est un peu différent puisqu'il ne s'agit pas de placer un élément dans un emballage ou de l'en sortir, et il est probable qu'une précision beaucoup moins grande est permise avec cette façon de procéder.

Des documents assez nombreux : JP-A-59 026097, DE-A-IO 2006 034680, US-A-5 737 377 ou FR-A- 2640 072 décrivent des caméras à direction de visée verticale ou essentiellement pour repérer les positions d'alvéoles de rangement d'éléments de combustibles. Ces caméras sont suspendues à des ponts roulants, ce qui permet de les aligner avec les alvéoles et de connaître avec précision leurs positions. La descente des éléments de combustible est alors facilitée après qu'ils ont été suspendus au pont roulant et que ce dernier a été placé au-dessus d'une alvéole, mais les procédés correspondants sont toujours pourvus d'inconvénients : l'image observée par les caméras risque d'être imprécise à cause de la distance qu'on est obligé de laisser subsister entre les caméra et les alvéoles, surtout dans les procédés en piscine où l'observation se fait à travers une grande profondeur d'eau ; et des tolérances de fabrication, notamment des défauts de rectitude, doivent être acceptés pour les éléments de combustibles, qui ne s'étendent donc pas parfaitement à la verticale pendant leur descente.

Or une très grande précision de position des éléments de combustible est requise quand les ouvertures de la hotte et les alvéoles sont étroites et qu'aucun contrôle de qualité des éléments n'est prévu après leur descente dans les alvéoles, puisqu'on refuse alors de tolérer des contacts des éléments avec les parois solides environnantes pendant leur descente, les frottements associés et les dommages qui pourraient apparaître. Cette précision de position n'est pas accessible avec les dispositifs des documents

précédents. Même si la caméra était descendue près des alvéoles, ses mesures de position resteraient incertaines puisque le dispositif de suspension de la caméra aurait aussi des tolérances. L' invention concerne donc un dispositif qui permet de placer ou de sortir rapidement et sans erreur, notamment sans frottements, les éléments de combustible dans l'emballage malgré la petitesse des dimensions et des jeux et la difficulté de bien observer la scène, et qui améliore donc les dispositifs précédents .

Le dispositif de descente et de montée d'éléments de combustibles nucléaires dans des alvéoles d'un emballage couvert par une hotte de protection munie de bouchons amovibles respectifs au-dessus des alvéoles comprend d'abord un pont roulant mobile au- dessus de l'emballage et un palan suspendu au pont roulant et auquel est accroché un élément de combustible, et une première caméra suspendue au pont roulant à une distance déterminée du palan et à direction de visée verticale descendante. En suspendant la caméra au pont roulant, on lui confère une direction verticale invariable et parallèle à l'alvéole, ce qui permet d'aligner l'axe de visée de la caméra et celui de l'alvéole, puis de placer ensuite le palan avec plus de précision qu'avec une caméra à visée oblique comme dans le brevet français cité ci-dessus.

De façon caractérisant l'invention, un avaloir facilitant l'introduction de l'élément de combustible est placé sur l'ouverture de la hotte au- dessus de l'alvéole à occuper et une paire de caméras

est placée sur les parois de l'avaloir pour vérifier la position de l'élément de combustible et permettre éventuellement de la corriger.

L'art antérieur (par exemple FR-A- 2 900 495, déjà cité, ou FR-A- 2 398 370) connaît encore des avaloirs, pour faciliter l'insertion d'éléments de combustible dans des alvéoles par un guidage mécanique ; il faut insister sur ce que cette fonction de guidage mécanique n'est en général pas recherchée dans l'invention et qu'elle est même souvent évitée, quoique les avaloirs de l'invention puissent conserver une forme d'entonnoir. Leur but sera explicité plus loin.

L'avaloir a favorablement des faces internes se projetant verticalement à l'intérieur des alvéoles, ce qui garantit l'absence de frottement entre l'élément de combustible et l'alvéole.

L' invention sera maintenant décrite en liaison aux figures 1, 2 et 3 qui représentent l'installation en vue de face, et la hotte et l'avaloir en vues de dessus et de côté.

Un emballage 1 creusé de plusieurs alvéoles 2 est placé dans une fosse 3 d'une installation nucléaire. Les alvéoles 2 s'ouvrent en haut de l'emballage 1 mais une hotte 4 posée sur l'emballage 1 assure la protection radiologique ou le confinement. Elle comprend des ouvertures placées respectivement devant les alvéoles 2 et closes par des bouchons 5 qu'il est possible d'enlever tour à tour par un mécanisme non représenté ici mais dont on peut trouver un exemple dans le premier brevet mentionné. Le

remplissage ou le vidage de l'emballage 1 se fait par un pont roulant 6 mobile dans deux directions horizontales perpendiculaires entre elles. Le pont roulant 6 porte un palan 7 auquel un élément de combustible 8 peut être suspendu, ainsi qu'une caméra 9 qui lui est également suspendue et se trouve à une distance invariable et connue du palan 7 en direction horizontale. L'axe de visée de la caméra 9 est dirigé vers le bas . Un des bouchons 5 ayant été ôté, un avaloir

10 est placé sur l'ouverture correspondante. Il comprend une partie inférieure 11 étroite à section carrée et traversant l'ouverture, et une partie supérieure 12 conique s' amenuisant vers la précédente. La partie supérieure 12 porte deux caméras 13 et 14 en opposition, aux directions de visée dirigées l'une vers l'autre et vers l'ouverture centrale de l' avaloir 10.

Le dispositif comprend encore une installation de commande extérieure, à moyens classiques de commande, de mesure et d'affichage et qui permet d'accomplir le procédé caractéristique de l'invention par les étapes suivantes. Le pont roulant 6 est déplacé sensiblement au-dessus de l'emballage 1 vers l'alvéole 2 à occuper. La position de l'alvéole 2 sur l'image de la caméra 9 est relevée et comparée à une position souhaitée, qui peut être représentée par des repères sur l'écran de visualisation de l'image. Le pont roulant 6 est déplacé délicatement jusqu'à ce que l'image de l'alvéole soit à la position voulue. Il est alors possible de déplacer le pont roulant 6 d'une quantité connue pour placer le palan 7 et l'élément de

combustible 8 devant l'alvéole 2. La descente de l'élément de combustible 8 commence. Quand le bas de l'élément s'approche de l'avaloir 10, les caméras 13 et 14 enregistrent son image et déterminent s'il est bien centré par rapport à l'avaloir 10.

Cette étape est capitale. Même si le palan 7 a été placé juste à la verticale de l'alvéole 2, l'élément de combustible 8 peut être mal placé si par exemple des défauts de fabrication, même dans des tolérances jugées acceptables, l'ont laissé courbe. Les caméras 13 et 14 vérifient donc qu'un jeu subsiste de tous côtés entre l'avaloir 10 et le bras de l'élément du combustible 8. Cela est obtenu en dirigeant les directions de visée des caméras 13 et 14 obliquement vers le bas et la partie inférieure 11 de l'avaloir 10. De plus, la détection est facilitée si les caméras 13 et 14 sont placées à une diagonale de l'avaloir 10 quand la forme de sa partie inférieur 11 est carrée et qu'elles ont un champ de visée supérieur à un angle droit, puisque chacune observe les jeux entre l'avaloir 10 et l'élément de combustible 8 de deux côtés lia, 11b et lie, Hd de celui-là, avec des directions de visée locales à peu près parallèles à ces deux côtés. Une vérification complète de la position de l'assemblage de combustible 8 et de son bon placement est alors possible. La précision est garantie par les circonstances que l'avaloir 10 peut être fabriqué et assemblé de façon à permettre un excellent ajustement sur la hotte 4, et que celle-ci peut elle-même être placée avec une grande précision sur l'emballage 1 grâce à des pions ou d'autre moyens connus. L'excellent

alignement qui peut être obtenu entre l'avaloir 10 et les alvéoles 2 permet d' y descendre les éléments de combustible dans de bonnes conditions de sûreté, en excluant normalement tout frottement, une fois que l'élément de combustible 8 est passé à travers l'avaloir 10 dans les mêmes conditions. Enfin, les caméras 13 et 14 sont proches de la scène à observer et vérifient directement, sans que leurs images doivent être traitées ni étalonnées, la présence du jeu demandé, ce qui garantit la qualité de la vérification. Ni les positions des caméras 13 et 14 sur l'avaloir 10 ni l'étalonnage de leurs paramètres optiques ne sont critiques. La partie conique 12 n'est pas toujours indispensable en tant que telle si on veut éviter tout frottement avec l'élément de combustible 8, contrairement à d' autres avaloirs dont la fonction principale est un guidage mécanique : d' autres formes de support des caméras 13 et 14 pourraient convenir.

Il est encore possible de déplacer le pont roulant 6 pour rectifier la position de l'élément de combustible 8 si l'observation précédente par les caméras 13 et 14 a révélé une absence de jeux avec la partie inférieure 11 de l'avaloir 10. Le mouvement de descente de l'élément combustible 8 reprend ensuite. Avantageusement, la face interne de la partie inférieure 11 est incluse dans la section de l'alvéole 2, ce qui garantit l'absence de tout contact et tout frottement de l'élément de combustible 8 avec ce dernier . Certaines opérations similaires sont aussi menées pour décharger les éléments de combustible. La

caméra 9 est utilisée pour placer le palan 7 devant l'alvéole 2 contenant l'élément de combustible 8 à sortir. Les caméras 13 et 14 vérifient ensuite le bon centrage du palan 7 quand il a été descendu assez. La position du pont roulant 6 est rectifiée si nécessaire. L'élément de combustible 8 est enfin accroché au palan 7, ce qui permet de le sortir.