FR2753266A1 - METHOD FOR DETERMINING THE AMPLITUDE OF DEFORMATIONS OF IRRADIATED NUCLEAR FUEL ASSEMBLIES AND DEVICE CARRYING OUT THIS METHOD - Google Patents
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Abstract
Ce procédé met en oeuvre une machine de chargement du coeur d'un réacteur nucléaire, comprenant: - un chariot de commande (5), - un mât principal télescopique (7, 8), fixé à son extrémité supérieure au chariot (5), et portant à son extrémité inférieure un grappin (9) permettant la prise d'un assemblage (16); - un mât auxiliaire télescopique (10) fixé au chariot (5), et parallèle au mât principal (7, 8). Il consiste à munir le mât principal (7, 8) ou le mât auxiliaire télescopique (10) d'un ou plusieurs capteurs (17, 19) de mesure de distance, susceptibles de mesurer la distance séparant l'enveloppe externe de l'assemblage (16) prise en charge par le mât principal (7, 8) par rapport à un référentiel fixe, par défilement relatif du mât principal par rapport au mât auxiliaire (10), et donc de l'assemblage par rapport au(x) capteur(s) (17, 19), lesdites mesures étant ensuite traitées par une unité de traitement susceptible de permettre de déterminer en temps réel ou quasi-réel le profil des assemblages combustibles entre les points d'extrémités haute et basse prises comme référence.This method uses a machine for loading the core of a nuclear reactor, comprising: - a control carriage (5), - a telescopic main mast (7, 8), fixed at its upper end to the carriage (5), and carrying at its lower end a grapple (9) allowing the gripping of an assembly (16); - a telescopic auxiliary mast (10) fixed to the carriage (5), and parallel to the main mast (7, 8). It consists in providing the main mast (7, 8) or the telescopic auxiliary mast (10) with one or more distance measuring sensors (17, 19), capable of measuring the distance separating the outer casing of the assembly. (16) taken over by the main mast (7, 8) with respect to a fixed frame of reference, by relative scrolling of the main mast with respect to the auxiliary mast (10), and therefore of the assembly with respect to the sensor (s) (s) (17, 19), said measurements then being processed by a processing unit capable of making it possible to determine in real or near-real time the profile of the fuel assemblies between the high and low end points taken as a reference.
Description
PROCEDE POUR DETERMINER L'AMPLITUDE DES DEFORMATIONS
D'ASSEMBLAGES DE COMBUSTIBLES NUCLEAIRES IRRADIES ET
DISPOSITIF METTANT EN OEUVRE CE PROCEDE.METHOD FOR DETERMINING THE AMPLITUDE OF DEFORMATIONS
ASSEMBLIES OF IRRADIATED NUCLEAR FUELS AND
DEVICE IMPLEMENTING THIS PROCESS.
L'invention concerne un procédé permettant de déterminer l'amplitude de la déformation d'un assemblage de combustibles nucléaires irradiés. Elle vise également un dispositif susceptible de mettre en oeuvre ce procédé. The invention relates to a method for determining the amplitude of the deformation of an assembly of irradiated nuclear fuels. It also relates to a device capable of implementing this method.
De manière connue, le coeur du réacteur de centrales nucléaires, notamment du type à eau sous pression (REP ou PWR) est constitué d'un certain nombre d'assemblages de combustibles disposés côte à côte verticalement, reposant sur un sommier ou plaque de coeur. In a known manner, the core of the reactor of nuclear power plants, in particular of the pressurized water type (REP or PWR) consists of a number of fuel assemblies arranged side by side vertically, resting on a box spring or core plate .
Ces assemblages de combustibles sont constitués d'un certain nombre d'aiguilles ou de crayons constitués par l'empilement de pastilles frittées de combustible nucléaire proprement dit, notamment d'oxyde d'uranium ou de plutonium, les crayons étant maintenus au sein d'un même assemblage au moyen de grilles-entretoises réparties suivant la hauteur des assemblages. These fuel assemblies are made up of a certain number of needles or rods constituted by the stack of sintered pellets of nuclear fuel proper, in particular of uranium or plutonium oxide, the rods being held within the same assembly by means of spacer grids distributed according to the height of the assemblies.
Ces assemblages comprennent une tête supérieure, permettant la prise et la manutention de l'assemblage au sein du réacteur, et un pied assurant son positionnement sur la plaque de coeur, cette dernière étant pourvue d'orifices prévus à cet effet. These assemblies include an upper head, allowing the assembly to be taken up and handled within the reactor, and a foot ensuring its positioning on the core plate, the latter being provided with orifices provided for this purpose.
Lorsque les assemblages ainsi constitués sont neufs, ils se présentent de façon rectiligne. En revanche, après une certaine période d'irradiation, on observe que les assemblages présentent différents types de déformation, telles que notamment des vrillages, des déformations en arc de cercle ou "banane", des flambages, ces déformations tendant à augmenter fortement avec la durée ou le degré d'irradiation, et provoquant des difficultés croissantes dans la mise en place des assemblages dans le coeur ou lors de leur extraction hors de celui-ci. Compte-tenu des déformations ainsi engendrées au niveau des différents assemblages après un ou plusieurs cycles d'exploitation, leur réinsertion en d'autres sites du coeur au niveau de la plaque de coeur peut poser problème, notamment compte-tenu d'interférences en volume avec les assemblages voisins. When the assemblies thus formed are new, they are presented in a straight line. On the other hand, after a certain period of irradiation, it is observed that the assemblies exhibit different types of deformation, such as in particular twists, deformations in an arc of a circle or "banana", buckling, these deformations tending to increase strongly with the duration or degree of irradiation, and causing increasing difficulties in the establishment of the assemblies in the heart or during their extraction out of it. Given the deformations thus generated at the level of the various assemblies after one or more operating cycles, their reinsertion into other sites of the core at the level of the core plate can be problematic, in particular given volume interference with neighboring assemblies.
Les exploitants des centrales nucléaires sont donc soucieux de connaître le plus précisément et le plus rapidement possibles l'amplitude et le profil des déformations des assemblages ainsi engendrées, dès leur extraction du coeur. The operators of nuclear power plants are therefore anxious to know as precisely and as quickly as possible the amplitude and profile of the deformations of the assemblies thus generated, as soon as they are extracted from the core.
A ce jour, des méthodes longues et complexes sont mises en oeuvre, qui consistent notamment à transférer les assemblages au bâtiment combustible, mis en place sur un poste de contrôle, au niveau duquel on procède à un contrôle, et un stockage en piscine dans le bâtiment combustible. To date, long and complex methods have been implemented, which notably consist in transferring the assemblies to the combustible building, set up on a control station, at the level of which a control is carried out, and storage in a swimming pool in the combustible building.
Cette procédure est longue et ne permet pas de disposer de résultats rapides, entraînant de fait une augmentation importante des coûts y relatifs. This procedure is long and does not allow rapid results, thereby resulting in a significant increase in related costs.
L'objet de l'invention est de proposer un procédé permettant d'effectuer les mesures nécessaires dès l'extraction de l'assemblage combustible de son emplacement dans le coeur, et avant même son évacuation hors de celui-ci. The object of the invention is to propose a method making it possible to carry out the necessary measurements as soon as the fuel assembly is extracted from its location in the core, and even before it is removed from it.
Pour ce faire, le procédé conforme à l'invention consiste à mettre en oeuvre une machine de chargement du coeur d'un réacteur nucléaire, comprenant:
- un chariot de commande susceptible de se déplacer selon un plan horizontal
- un mât principal télécospique, fixé à son extrémité supérieure au chariot; et portant à son extrémité inférieure un grappin permettant la prise d'un assemblage à positionner ou à extraire;
- un mât auxiliaire télescopique fixé au chariot, et parallèle au mât principal.To do this, the method according to the invention consists in using a machine for loading the core of a nuclear reactor, comprising:
- a control carriage capable of moving in a horizontal plane
- a telecom main mast, fixed at its upper end to the carriage; and carrying at its lower end a grapple allowing the taking of an assembly to be positioned or extracted;
- a telescopic auxiliary mast fixed to the carriage, and parallel to the main mast.
Ce procédé consiste à munir le mât principal ou le mât auxiliaire télescopique d'un ou plusieurs capteurs de mesure de distance, susceptibles de mesurer la distance séparant l'enveloppe externe de l'assemblage prise en charge par le mât principal par rapport à un référentiel fixe, par défilement relatif du mât principal par rapport au mât auxiliaire, et donc de l'assemblage par rapport au(x) capteur(s), lesdites mesures étant ensuite traitées par une unité de traitement susceptible de permettre de déterminer en temps réel ou quasi- réel le profil des assemblages combustibles entre les points d'extrémités haute et basse prises comme référence. This process consists in providing the main mast or the telescopic auxiliary mast with one or more distance measuring sensors capable of measuring the distance separating the external envelope from the assembly supported by the main mast relative to a reference frame. fixed, by relative movement of the main mast relative to the auxiliary mast, and therefore of the assembly relative to the sensor (s), said measurements then being processed by a processing unit capable of making it possible to determine in real time or the profile of the fuel assemblies between the high and low end points taken as reference is almost real.
Selon une première forme de réalisation de l'invention, le ou les capteurs sont positionnés sur la partie basse du mât auxiliaire et l'assemblage est déplacé verticalement par le mât principal devant cette partie basse du mât auxiliaire, positionné à l'altitude convenable pour que la mesure ne soit pas affectée par une déformation éventuelle de l'assemblage combustible, qui serait provoquée par les dispositifs de guidage installés dans le mât principal. According to a first embodiment of the invention, the sensor or sensors are positioned on the lower part of the auxiliary mast and the assembly is moved vertically by the main mast in front of this lower part of the auxiliary mast, positioned at the altitude suitable for that the measurement is not affected by a possible deformation of the fuel assembly, which would be caused by the guide devices installed in the main mast.
Selon une autre forme de réalisation de l'invention, le mât principal, donc l'assemblage est fixe et le mât auxiliaire défile verticalement devant l'assemblage: ce sont alors les capteurs qui défilent verticalement devant l'assemblage. According to another embodiment of the invention, the main mast, therefore the assembly is fixed and the auxiliary mast travels vertically in front of the assembly: it is then the sensors which pass vertically in front of the assembly.
L'invention concerne également le dispositif susceptible de mettre en oeuvre ce procédé. The invention also relates to the device capable of implementing this method.
Ce dispositif met en oeuvre une machine de chargement, telle que décrite précédemment, et plus précisément décrite par exemple dans le document EP-A-O 696806 du Demandeur. This device implements a loading machine, as described above, and more precisely described for example in document EP-A-O 696806 of the Applicant.
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 et 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 example of embodiment which follows, given by way of indication and without limitation in support of the appended figures.
La figure 1 est une vue générale de la machine de chargement comportant le dispositif conforme à l'invention. Figure 1 is a general view of the loading machine comprising the device according to the invention.
La figure 2 est une représentation schématique de la mise en oeuvre d'une première forme de réalisation conforme à l'invention, dont la figure 3 est une vue du dessous. Figure 2 is a schematic representation of the implementation of a first embodiment according to the invention, of which Figure 3 is a view from below.
La figure 4 est une représentation schématique de la mise en oeuvre d'une seconde forme de réalisation conforme à l'invention, dont la figure 5 est une vue du dessous. Figure 4 is a schematic representation of the implementation of a second embodiment according to the invention, of which Figure 5 is a view from below.
Par référence à la figure 1, la référence (1) désigne la machine de chargement susceptible de se déplacer sur une voie de roulement (2). With reference to FIG. 1, the reference (1) designates the loading machine capable of moving on a track (2).
Cette machine présente deux voies de roulement (3) et (4) le long desquelles est susceptible de se déplacer horizontalement un chariot (5) portant l'engin de levage et l'outil de manutention.This machine has two rolling tracks (3) and (4) along which a carriage (5) carrying the lifting machine and the handling tool can move horizontally.
Cet outil est formé essentiellement d'un treuil non représenté et d'un ensemble d'un tube fixe (7) et de tubes télescopiques coaxiaux (8) constituant le mât principal. L'extrémité inférieure du mât principal (7, 8) est équipée de moyens de préhension et notamment d'un grappin (9), destiné à venir coopérer avec la tête supérieure des assemblages de combustibles nucléaires (16), afin de permettre leur prise en charge et leur manutention. This tool consists essentially of a winch, not shown, and of a set of a fixed tube (7) and coaxial telescopic tubes (8) constituting the main mast. The lower end of the main mast (7, 8) is equipped with gripping means and in particular a grapple (9), intended to come to cooperate with the upper head of the nuclear fuel assemblies (16), in order to allow their taking in charge and their handling.
Cette machine de chargement comporte également un deuxième mât, dit mât auxiliaire (10), fixé parallèlement au mât principal (7, 8), notamment au moyen d'attaches rigides (11, 12). Ce mât auxiliaire comprend un arbre de commande, susceptible de se mouvoir à l'intérieur dudit mât auxiliaire, et relié à son extrémité supérieure au bâti du chariot par le biais d'un vérin, susceptible d'assurer ce mouvement. This loading machine also comprises a second mast, called an auxiliary mast (10), fixed parallel to the main mast (7, 8), in particular by means of rigid fasteners (11, 12). This auxiliary mast comprises a control shaft, capable of moving inside said auxiliary mast, and connected at its upper end to the frame of the carriage by means of a jack, capable of ensuring this movement.
A son autre extrémité, le mât auxiliaire (10) peut éventuellement être rattaché à un outil de guidage (15), destiné à être utilisé lors de la mise en place des assemblages de combustibles nucléaires au sein de la plaque de coeur. At its other end, the auxiliary mast (10) can optionally be attached to a guide tool (15), intended to be used during the installation of nuclear fuel assemblies within the core plate.
L'objet de l'invention est de permettre de connaître l'amplitude de la déformation des assemblages de combustibles, au sein même de la cuve du réacteur. The object of the invention is to make it possible to know the amplitude of the deformation of the fuel assemblies, even within the reactor vessel.
A cet effet, et dans une première forme de réalisation de l'invention décrite en liaison avec les figures 2 et 3, on positionne un capteur (17) à l'extrémité inférieure du mât auxiliaire (10), et plus particulièrement, sur l'outil de guidage (15). A cet égard, le mât auxiliaire est positionné à l'altitude convenable pour que la mesure ne soit pas affectée par une déformation éventuelle de l'assemblage combustible, qui serait provoquée par les dispositifs de guidage installés dans le mât principal. To this end, and in a first embodiment of the invention described in connection with FIGS. 2 and 3, a sensor (17) is positioned at the lower end of the auxiliary mast (10), and more particularly, on the 'guide tool (15). In this regard, the auxiliary mast is positioned at the appropriate altitude so that the measurement is not affected by a possible deformation of the fuel assembly, which would be caused by the guiding devices installed in the main mast.
Ce capteur de position est du type à courants de Foucault ou à Laser. This position sensor is of the eddy current or laser type.
Dans le cas de capteur à courants de Foucault, la cible agit sur le coefficient d'auto-induction du capteur, celui-ci étant inséré dans le circuit d'un pont de Wheatstone
De fait, le mât auxiliaire (10) est maintenu en position fixe et, l'assemblage (16) est déplacé verticalement par le mât principal (8) devant l'extrémité inférieure du mât auxiliaire et donc devant le capteur de position (17), à l'état suspendu au tube télescopique et du grappin de la machine de chargement.In the case of an eddy current sensor, the target acts on the self-induction coefficient of the sensor, the latter being inserted in the circuit of a Wheatstone bridge
In fact, the auxiliary mast (10) is held in a fixed position and, the assembly (16) is moved vertically by the main mast (8) in front of the lower end of the auxiliary mast and therefore in front of the position sensor (17) , in the state suspended from the telescopic tube and the grapple of the loading machine.
On a représenté par la référence h la course de levage de l'assemblage (16) devant le capteur (17). The lifting stroke of the assembly (16) has been represented by the reference to the sensor (17).
Dans une variante, l'assemblage est fixe et le mât auxiliaire défile verticalement devant l'assemblage de combustibles dont on souhaite connaître l'amplitude de déformation. In a variant, the assembly is fixed and the auxiliary mast travels vertically in front of the fuel assembly whose amplitude of deformation is desired.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, représentée en liaison avec les figures 4 et 5, le ou les capteurs (19) sont disposés sur le mât principal (7) de la machine, et notamment sur le tube fixe. Le capteur est dans ce cas constitué d'une source laser émettant son rayon colimaté en direction de l'assemblage combustible à contrôler, par l'intermédiaire de réflecteurs (18) positionnés sur le mât auxiliaire, et plus précisément sur l'outil de guidage (15), ces réflecteurs étant typiquement constitués de systèmes réfléchissant aptes à orienter le faisceau sur l'assemblage, puis à réceptionner le signal réfléchi, et enfin à renvoyer ce faisceau en direction du ou des capteurs, afin de mesurer les distances ou les variations de distances recherchées
On a représenté par la référence (20) le faisceau de mesure émanant des capteurs (17) ou des réflecteurs (18). In another embodiment of the invention, shown in connection with Figures 4 and 5, the sensor (s) (19) are arranged on the main mast (7) of the machine, and in particular on the fixed tube. The sensor in this case consists of a laser source emitting its collimated ray in the direction of the fuel assembly to be checked, by means of reflectors (18) positioned on the auxiliary mast, and more precisely on the guide tool. (15), these reflectors being typically made up of reflecting systems capable of orienting the beam on the assembly, then of receiving the reflected signal, and finally of returning this beam towards the sensor (s), in order to measure the distances or the variations distances searched
The reference beam (20) represents the measurement beam emanating from the sensors (17) or the reflectors (18).
De la sorte, il devient ainsi possible d'aboutir à la connaissance de
o l'amplitude de déformation des assemblages alors que ceux-ci sont encore dans la piscine au-dessus de la cuve du réacteur et alors que l'assemblage n'est pas engagé dans les coulisses de guidage incorporées dans le mât principal.In this way, it becomes possible to arrive at the knowledge of
o the amplitude of deformation of the assemblies while they are still in the pool above the reactor vessel and while the assembly is not engaged in the guide slides incorporated in the main mast.
Les mesures délivrées par les capteurs sont enregistrées et traitées par un logiciel permettant d'une part, de lisser les courbes, afin d'éliminer les perturbations ponctuelles, notamment inhérentes aux vibrations affectant le mât auxiliaire ou le mât principal, et d'autre part, de déterminer le profil des assemblages combustibles entre les points d'extrémité haute et basse, pris comme référence ou, par rapport à un axe théorique passant entre lesdites extrémités afin de déterminer la flèche de déformation. The measurements delivered by the sensors are recorded and processed by software allowing on the one hand, to smooth the curves, in order to eliminate the specific disturbances, in particular inherent to the vibrations affecting the auxiliary mast or the main mast, and on the other hand , to determine the profile of the fuel assemblies between the high and low end points, taken as a reference or, with respect to a theoretical axis passing between said ends in order to determine the deflection deflection.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 20 |