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~a présente invention concerne une
installation pour l'examen des barreaux dans l'assemblage
combus-tible dlun réac-teur nucléaireO
Dans un tel réacteur le combustible est contenu dans
des tubes ou barreaux métalliques, et ces barreaux sont rassem
blés parallèlement en paquets, généralement de section carrée.
Dans ces paquets, constituant l'assemblage combus-tible disposé
au coeur du réacteur, les barreaux d'un diamètre de l'ordre de
1 cm sont régulièrement espacés les uns des autres par des
espaces de 2 à 3 mm par exemple.
Périodiquement, au cours de l'utilisation d'une
telle charge de produits combustibles, il est nécessaire de
vérifier les assemblages pour déceler d'éventuelles déformations
des tubes contenant le combustible. Il est en outre utile de
pouvoir véri~ier le dia[nètre des barreaux pour d~celer en temps
voulu les risques de fissuration.
Pendant la vie de la charge ces examens doivent être
effectués sur le site meme, en piscine du réacteur, et en fin
d'utilisation en piscine de désactivation.
~es moyens actuellement utilisés ne permettent d'obser-
ver que les barreaux périphériques d'un assemblage combustible,
et ne permettent même pas pour ces barreaux périphériques, d'en
observer les parties tournées vers l'intérieur de l'assemblage.
En effet, les endoscopes nucléaires classiques à miroirs mé-tal-
liques et optique en verre stabilisé sont d'un diamètre trop
important pour pouvoir être introduit entre les barreaux d'un
assemblage. Par ailleurs, les endoscopes de type médical
auraient un diamètre suffisamment faible pour permettre leur
introduction, mais les fibres optiques assurant leur éclairage
n' ont qu'une durée de vie limitée sous ra~onnement d'origine
nucléaire, ce qui rend leur utilisation difficile, voire impossi-
ble dans ces conditions.
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La présen-te invention apporte une solution à ces
problèmes, par une installation permettant l'examen visuel
continu de l'état de surface des barreaux d'un assemblage combus-
tible immerge dans la piscine du réacteur ou en piscine de
désactivation. En outre, ce dispositif permet la mesure pas à pas
ou en continu des variations de diamètre des barreaux cornbusti-
bles ainsi que des déformations éventuelles de l'assemblage.
L'installation d'examen selon llinvention comporte
un poste d'examen immergé comprenant, sur une table support:
- un réceptacle rota~if destiné à recevoir l'ensemble des
barreaux verticaux,
- trois chariots mobiles et leurs mo~ens respectifs de mise
en déplacement, le premier en déplacement vertical sur des
glissières parallèles aux barreaux de l'assemblage reposant
sur le réceptacle, le deuxième en déplacement horizontal
sur des glissières portées par le premier, le troisième en
déplacement horizontal perpendiculaire au précédent sur
des glissières portées par le deuxième, et
- un appareil d'examen de barreaux combustibles utilisant un
. .
endoscope de fort diamètre, à prisme, à optique en verre sta-
; bilisé. Cet endoscope est porté par le troisième chariot et
comporte au moins un bras supportant, face au prisme, au moins
un miroir incliné par rapport au plan défini par le tube de
l'endoscope et le bras, l'épaisseur de l'ensemble bras-miroir
étant inférieur à l'espace libre entre les barreaux dans
l'assemblage.
L'installation d'examen selon l'invention comporte
également un poste de service sur une plate-forme extérieure, qui
comprend:
- un ensemble de commande à distance des mouvements des trois
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chariots et de la rotation du réceptacle,
. un poste d'observation de l'image transmise par l'endoscope.
Selon une forme particulière de réalisation de l'ins-
tallation, l'endoscope est couplé à une caméra de télévision
également portée par le troisième chariot, la caméra étant re-
liée par câble à un récepteur de visualisation et un magnétoscope
disposés au poste de service.
Enfin selon une forme plus perfectionnée de réalisa-
tion, l'appareil comporte en outre une pince profilométrique à
deux bras formant palpeur du diarnètre extérieur des barreaux et/ou
de l'espacernent en-tre barreaux, avec un capteur de repérage de la
position angulaire des deux bras de la pince. ~'installation,
dans ce cas, comporte un ense~nble d'enregistrernent des signaux
du capteur de la pince profilométrique.
L'inven-tion va maintenan-t être décrite avec plus de
détail en se référant à un mode de réalisation particulier donné
à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés.
La figure 1 est une perspective simplifiée d'ensemble
de la partie de l'installation immergée en piscine de réacteur
ou en piscine de désactivation.
~ a figure 2 est une vue perspec-tive à plus grande
échelle de l'endoscope proprement dit et des trois chariots de
manoeuvre.
~ a figure 3 est une vue schématique ~nontrant la pénè-
tration d'un bras de l'endoscope entre les barreaux d'un assembla-
ge combustible.
La figure 4 est une vue perspective de la pince profl-
lométrique associée à l'endoscope.
En se référant tout d'abord à la figure 1, on notera
,
que la partie immergée de l'installation comporte une table
support constituée par un plateau inférieur 1 et un pla-teau
supcrieur 2, reliés par des entretoises 3. Le réglage de verti-
- 3
~5ZOl~ :
cali-té de l'ensemble de la table support dans la piscine es-t
assuré par un s~stème de vérins 4 cornmandés à partir d'un plan-
cher de service situé hors de la piscine et non représenté sur
la figure.
~ a plateau inférieur 1 supporte un plateau tournant
6 pouvant prendre quatre orientations à 90 au moyen du groupe
Inoteur 7 commandé depuis le plancher de service. Le plateau
6 reçoit l'ensemble des barreaux combustibles 9 à contrôler,
qui sont réunis en un assemblage 10 à section carrée. ~a par-
tie droite de la figure 3 montre la répartition régulière desbarreaux 9 dans l'assemblage. ~'assemblage 10 est amené sur
le plateau 6 en le faisant descendre par l'orifice 11 du plateau
; supérieur. Un dispositif usuel de guidage, non représenté,
permet le centrage correct de l'assemblage dans l'o:rifice pour
qu'il vienne reposer normalement sur le plateau 6. :Le plateau
supérieur 2 présente égalernent une découpe 13 pour laisser le
passage à un chariot désigné globalement par 14, et mobile le
long des gli.ssières de guidage verticales 15.
On se référera à la figure 2 pour le détail de cons-
titution du chariot 14, qui est en réalité constitué par trois
chariots mobiles les uns par rapport aux au-tres. ~e premier
chariot 16 est constitué par les glissières en U 17 reunies
entre elles par des entre-toises 18; il est muni de galets 19
perme-ttant son coulissement dans les glissières 15. A l'inté-
rieur des glissières 17 coulisse un deuxièrne chariot 20, consti-
tué lui aussi par des glissières en U 21 réunies par des entre-
toises 22. ~e mouvement relatif du chariot 20 dans le chariot
16 es-t assuré par un mécanisme à vis 24 engagée dans un écrou 25
solidaire du chariot 20, et entraînée par un moteur 26 solidaire
du chariot 16. ~nfin le troisième chariot 28 est constitué par
- un cadre coulissant dans les glissières 21, c'es-t-à-dire perpen-
diculairement au mouvement du chariot 20 par rapport au chario-t
-- 3 :~
-- 4
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16. Le mouvement relatif du chariot 28 dans le charlo-t 20 est
assuré par la vis 29 engagée dans un écrou 30 solidaire du cha-
riot 28 et entrainée par le mécanisrne moteur 31 solidaire du
chariot 20.
Dans un but de simplification des dessins on n'a pas
représenté le rnécanisme moteur assurant le déplacerDent de l'en-
semble rnobile 14 dans les glissières 15. (~e mécanisrne peut être
en effet de tout type usuel comme des systèmes à vis à câble ou
à crémaillère, l'organe moteur proprement dit étant de préférence
disposé sur le plancher de service.
Le troisième chariot 28 suppor-te l'endoscope propre-
ment dit qui est constitué par le tube 34 por-tant, de façon
usuelle, une lampe d'eclairage à iode 35 et un prisme :S6 de
renvoi de l':image vers le poste d'observation. Ici l'endoscope
est cornpléte par deux bras de faible épaisseur 37, formant
étriers et diamètralement opposés dans un plan axial de l'endos-
cope perpendiculaire au plan d'entrée du prisme 36 . Chaque bras
37 porte un r~iroir plan 38 forrnant chacun avec le plan axial
des bras 37 un angle de 45, e-t formant entre eu~{ un angle de
20 go.
Le tube 34 de l'endoscope se prolonge à 90 par le
-tube 40 qui sert également à sa Iixation sur le char:iot 28, puis
.l après un nouveau coude à 90 par le -tube 41 qui abouti-t à une
caméra de télévision 42. La carnéra 42 enregistre donc les irnages
renvoyées par les miroirs 38, le prisme ~6, et les dispositifs
optiques contenus dans les tubes 34, 40 et 41. ~es images enre-
gistrées par la caméra 42 sont retransmises, par un cable souple
non représenté, à un poste d'observation dispos~ sur le plancher
de service, et comportant de façon usuelle un écran d'observa-tion
30 directe et cventuellement un magnetoscope.
On voit, par l'ensemble des ~igures 1, 2 et ~, que le . ....~.
bras 37 de l'endoscope peu-t pénètrer dans l'assemblage des bar-
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~5Z~4
reaux 9, entre les barreaux, e-t d'une profondeur legèrernent su-
périeure à la moitié de l'epaisseur de l'assemblage 10. ~es rrlou-
vements des trois chariots 16, 20 et 28 permettent de déplacer
- l'ense~nble de l'endoscope, et en particulier le bras S7, selon
trois directions perpendiculaires ce qui permet donc d'explorer
non seulement les barreaux de l'assemblage 10 situés sur la face
disposée en regard de l'endoscope, mais égalernent les tubes dis-
posés à l'arrière de cette face et jusqu'à une pro:fondeur attei-
gnant la moitié de l'épaisseur de l'assemblage. ~uant la moitié
des barreaux a été ainsi examinée selon une direction d'observa-
tion, l'assemblage 10 est tourné de 90~ par rotation du plateau
6 et une nouvelle série d'observations peut être déclench6e. On
voit que par la rotation de quatre fois 90 de l'asse~nbla~e 10
on peut observer la totalité des barreaux sous des angles diffé-
rents et avoir ainsi un exarnen complet de la totalité de la sur-
face de l'ensemble des barreaux. ~'observation est encore faci-
litée par le système à deux étriers 37 tels que représentés sur
les figures. On peut en effet alors par une télécommande tout
à fait banale, et pour cela non représentée sur la figure, faire
tourner de 180 l'ensemble des doubles étriers 37, ce qui permet
de changer l'orientation du miroir de renvoi d'iMages situé à
l'extrémité des bras; on dispose ainsi d'un nouvel angle d'obser-
vation des par-ties arrières des barreaux 9.
En se référant maintenant à la figure 4 on verra un
dispositif complé~nentaire, également monté sur le tube 34 de
l'endoscope et constituant une pince profiloMétrique pour la
telémesure pas à pas et/ou en continu des variations de diamètre
des barreaux combustibles et de leur déformation éventuelle. ~a
pince profilométrique est constituée par deux bras palpeurs 45
pouvant etre engagés soit entre deux barreaux 9 pour vérifier
leur écartement, soit de part et d'autre d'un barreau pour mesu-
rer son diamètre. ~ous les déplacements angulaires relatifs des
.
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lOSZO~
palpeurs 45 sont transrnis avec amplification à la tige ~6 d'un
capteur électromagnétique 47. Bien entendu les signaux du cap-
teur 47 sont retransmis, de façon usuelle par un câble non repré-
senté sur le dessin, jusqu'au plancher de service où se trouve
un ensemble d'enregistrement de ces mesures.
~ a pince profllométrique peut être disposée dans un
même plan que les bras 37 de façon à procéder aux mesures en
même temps que l'on fait l'observation visuelle de la surface
des barreaux. ~ien entendu toute autre disposition serait
également envisageable suivant les cas particuliers, et par ;
~ exemple l'utilisation d'une pince seule à la place des bras 37
d'observation, lorsque l'on veut se contenter d'une simple mesu-
re des diamètres ou des ecartements. ~es palpeurs ~5 de la pince
profilométrique pourraient également 8tre disposés à 90 par rap-
port au~ bras 37 de l'endoscope, l'ensemble se comportant alors
comme une tourelle rota-tive pouvant mettre en action soit l'un
ou l'autre des bras 37 soit les palpeurs de la pince.
;; ~es appareils et l'installation qui viennent d'être
décrits peuvent être utilisés en commande manuelle, c'est-à-dire
que dans ce cas l'opérateur déclenche lui-même les mouvements
des différents chariots pour explorer telle ou telle partie de
l'assemblage ou mesurer une par-tie déterminée d'un barreau en
par-ticulier. Mais ces appareils et cette installation se prê-
ten-t tout aussi bien à une exploration systematique rapide avec
enregistremen-t des résultats, et dans ce cas tous les déplace-
ments du miroir ou de la pince profilométrique dans l'assemblage
sont effectués automatiquement, par exemple au moyen d'un ensem-
ble de calculateurs munis de programmes de déplacement préenregis-
trés. Dans tous les cas bien entendu, il sera nécessaire de com-
pléter l'installation par un dispositif de sécurité placé surles bras porte miroirs ou sur la pince profilométrique pour arr~-
ter automatiquement tous les moteurs de deplacement en cas de
-
l~SZOl~ .
contact anormal entre les appareils et les barreaux.
Bien entendu, l'invention n'est pas s-trictement lirni-
tée au mode de realisa-tion qui a été décrit à titre d'exemple,
mais elle couvre egalement les realisa-tions qui n'en différe-
raient que par des détails, par des variantes d'exécution, ou
par l'utilisation de moyens équivalents. On pourrait ainsi
concevoir des variantes dans lesquelles l'endoscope ne serait
muni que d'un seul bras porte miroirs, avec un ou deux miroirs
- à inclinaison différente; de même les miroirs plans pourraient
avoir d'autres inclinaisons ou etre remplacés par des miroirs
à biseaux ou des rniroirs concaves pour augmenter le champ de
vision. On pourrait en~in ima~iner de reMplacer la caméra de
telévi~ion de l'endoscope par un d:ispositif de retransmission
dirècte de l'irrrage au poste d'observation, ou disposer autrement
la camdra par rapport à l'endosoope.
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