EP2329219A1 - Procede d'evaluation de grandeurs relatives a la deformation d'un assemblage de combustible nucleaire - Google Patents

Procede d'evaluation de grandeurs relatives a la deformation d'un assemblage de combustible nucleaire

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Publication number
EP2329219A1
EP2329219A1 EP09747897A EP09747897A EP2329219A1 EP 2329219 A1 EP2329219 A1 EP 2329219A1 EP 09747897 A EP09747897 A EP 09747897A EP 09747897 A EP09747897 A EP 09747897A EP 2329219 A1 EP2329219 A1 EP 2329219A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nuclear fuel
fuel assembly
view
camera
grids
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09747897A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Michel Hequet
Jean-Christophe Basset
Michel Pain
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Areva NP SAS
Original Assignee
Areva NP SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Areva NP SAS filed Critical Areva NP SAS
Publication of EP2329219A1 publication Critical patent/EP2329219A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/06—Devices or arrangements for monitoring or testing fuel or fuel elements outside the reactor core, e.g. for burn-up, for contamination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the invention generally relates to methods for evaluating quantities relating to the deformation of a nuclear fuel assembly, in particular the longitudinal curvature and the torsion of this assembly.
  • USH1262 discloses the use of a radiation-cured type CCTV (closed-circuit television) type camera for controlling the longitudinal curvature of fuel assemblies.
  • the camera is placed in a waterproof housing and is moved vertically, under water, along the assemblies to be characterized.
  • Such a control method using an underwater camera is generally slow to implement because of the volume and weight of the equipment to be installed, the remote controlled movement of the camera along the fuel assembly and the decontamination of the equipment. equipment after use.
  • These checks are carried out for example when a nuclear reactor is shut down, in order to replace a part of the nuclear fuel assemblies. All the assemblies came out of the reactor core. The worn assemblies are evacuated and replaced by new assemblies. The other assemblies are reorganized inside the heart. The assemblies may be subjected to a deformation control before being evacuated or before being put back in place in the reactor core.
  • These controls are mainly intended to acquire data on the behavior of fuel assemblies under irradiation.
  • the invention aims to provide a method of evaluating at least one size relative to the deformation of a nuclear fuel assembly, which is easier to install and dismantle and faster to implement.
  • the invention relates to a method comprising the following steps:
  • the process may also have one or more of the following characteristics, considered individually or in any technically feasible combination:
  • the nuclear fuel assembly comprises a plurality of longitudinally elongate nuclear fuel rods and a plurality of holding grids in position of the nuclear fuel rods, distributed longitudinally along the nuclear fuel rods, the at least one size relative to the deformation of the nuclear fuel assembly being the respective offsets of the holding grids in a transverse plane perpendicular to the longitudinal direction;
  • the camera has an optical axis forming an angle of between 10 ° and 40 ° with respect to the vertical at the moment of shooting; the camera and the assembly of nuclear fuel at the moment of shooting are spaced from each other by a distance of between 1 meter and 4 meters in a horizontal plane;
  • the nuclear fuel assembly comprises two extreme holding grids located near opposite ends of the nuclear fuel rods, and a plurality of intermediate holding grids distributed between the two extreme holding grids, the graphical analysis step; of the view includes the following substeps: . materialize on the view at least one substantially longitudinal reference line extending from one extreme grid to the other extreme grid; .
  • the holding grids or the fuel rods near the holding grids bear respective visual marks substantially aligned longitudinally when said holding grids are not offset transversely, the reference line passing through the visual references relating to the two holding grids extremes, the transverse offset of each intermediate holding grid being determined by estimating on the view the transverse offset between the visual cue relative to said intermediate holding grid and the reference line;
  • the nuclear fuel assembly comprises upper and lower ends, the magnitude relative to the deformation of the nuclear fuel assembly being the rotation of the upper and lower ends relative to one another about the longitudinal direction;
  • the camera has an optical axis forming an angle of between 1 ° and 10 ° with respect to the vertical at the moment of shooting;
  • the camera and the nuclear fuel assembly at the time of shooting are spaced from each other by a distance of less than 1 meter in a horizontal plane;
  • the upper and lower ends have respective geometric lines determined normally parallel to each other when the upper and lower ends do not rotate with respect to each other about the longitudinal direction, the step of graphic analysis of the view comprising the following sub-steps:
  • the camera has a specific optical axis, a window being placed on the free surface and interposed on the optical axis of the camera.
  • FIG. 1 is a simplified schematic representation in elevation of a fuel assembly having a deformation by longitudinal curvature
  • FIG. 2 is a diagrammatic representation, in plan view, of the respective positions of the upper and lower ends of the assembly of FIG. 1, highlighting the torsional deformation of the fuel assembly materialized by the rotation of the two end pieces relative to each other
  • - Figure 3 is a partial schematic representation in top view of a pool of a nuclear reactor, in which were installed the equipment necessary for the implementation of the evaluation method according to the invention
  • FIG. 4 is a sectional view of the pool of FIG. 3 showing a fuel assembly in the position intended for the measurement of torsion;
  • FIG. 5 shows a view taken by the camera of FIG. 3 in order to determine the longitudinal curvature of a fuel assembly, two reference lines having been materialized on either side of the lateral face of the nuclear fuel assembly;
  • FIG. 6 is an enlarged view of a detail of FIG. 5, showing the transverse offset of a holding grid;
  • FIG. 7 is a view taken by the camera of FIG. 3 for determining the relative rotation of the upper and lower ends;
  • FIG. 8 is an enlarged view of the areas of the view of Figure 7 showing the upper nozzle and the lower nozzle, geometric lines having materialized on these areas to determine the relative angle between the two ends.
  • the method that will be described aims to determine the longitudinal curvature
  • a light water reactor nuclear fuel assembly 1 comprises a plurality of longitudinally elongate fuel rods 3, top and bottom endpieces 5 and 7 and grids 9 for holding the fuel.
  • pencils 3 contain pellets of nuclear fuel. They are arranged parallel to each other, in a regular pattern, typically a square pitch pattern.
  • the assembly 1 is generally of parallelepipedal shape and then has four lateral faces.
  • the upper and lower ends 5 and 7 are disposed at both ends of the assembly 1 and are secured to one another by a plurality of longitudinal tubes, not shown in Figure 1. These tubes are for example provided for the passage of the rods control clusters of the nuclear reactor.
  • the grids 9 are rigidly fixed to the tubes solidarisant the two ends
  • the grids 9, perpendicular to the longitudinal direction, have a square section. They are delimited by four lateral faces 11, perpendicular to each other.
  • the internal space of the grids 9 is divided into a plurality of generally square section cells by a network of internal wafers (not shown). Each pencil 3 is engaged in one of the cells.
  • the other grids 9 are evenly distributed between the upper and lower grids along the rods 3.
  • the nuclear fuel assemblies 1 are subjected to very high thermal and mechanical stresses in the reactor core. In the long term, these stresses are likely to cause a deformation of the fuel assemblies, in particular a deformation by longitudinal curvature (FIG. 1) and torsional deformation (FIG. 2).
  • Assemblies 1 deformed by longitudinal curvature assume a generally arcuate shape, generally with a simple curvature (“C” deformation) or with double curvature (“S” deformation) or even triple curvature (deformation in
  • the assemblies 1 have an arrow in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the assembly.
  • the arrow is typically several millimeters and can go up to more than ten millimeters.
  • the offset is more pronounced for the intermediate grids lying longitudinally in the center of the assembly when the assembly is deformed at "C". These offsets are materialized by the gaps e1, e2 and e3 between the lateral faces 11 and a fictitious line I extending from the lower grid 9 to the upper grid 9.
  • the offset is more pronounced for the intermediate grids 9 lying longitudinally in the upper half or in the lower half of the assembly when the assembly 1 is deformed to "S".
  • the torsional deformation illustrated in Figure 2, corresponds to an overall torsion of the assembly 1 about a longitudinal axis materialized by a rotation of the upper end 5 and lower 7 relative to each other. This twist may or may not be accompanied by an offset of the two end pieces relative to each other in a transverse plane.
  • the ends 5 and 7 have perpendicular to the longitudinal direction of the square sections, and are delimited laterally by four faces 13 perpendicular to each other. Due to the relative rotation between the two ends, the respective lateral faces 13 of the end pieces are inclined relative to each other in plan view.
  • the offset of the grids 9 is measured in two directions perpendicular to two adjacent lateral faces of the assembly 1.
  • the measurements of shifting of the grids 9 and of relative rotation between the end pieces 5 and 7 are performed, as shown in FIG. 3, on an assembly 1 disposed in a pool 12 of the nuclear reactor, for example the pool for deactivating the fuel building.
  • the measuring device used comprises:
  • the camera 15 is a digital camera whose resolution is of the order of 10 million pixels.
  • the apparatus 15 is placed above the surface 20 of the pool water 12. It is not immersed.
  • the device 17 for holding the camera 15 in position is rigidly fixed to a lip 25 of the swimming pool. It makes it possible to adjust the height of the camera 15 above the surface 20 of the water, and also its position in a horizontal plane. In addition, the lens of the camera 15 is turned towards the bottom of the pool. The device 17 makes it possible to adjust the orientation of the optical axis of the camera 15 substantially in all directions directed towards the bottom of the pool 12.
  • the porthole 19 is a circular cup made of a transparent material, for example a transparent plastic material such as Plexiglas®. It has a diameter of several tens of centimeters, for example 60 cm.
  • the porthole is placed on the surface of the water where it sinks slightly under its own weight.
  • the bottom 27 of the porthole 19 is positioned a few centimeters below the surface 20 of the water.
  • the door 19 also has an erected edge 29 surrounding the bottom 27.
  • the means 21 for holding the door 19 in position comprise for example a rigid arm attached to the lip 25 at one end and fixed to the port 19 by its opposite end. This device and the slight depression of the porthole 19 under its own weight make it possible to avoid the oscillation (pitching, rolling ...) of the porthole under the effect of waves crossing the pool 12.
  • the systems 23 comprise for example a microcomputer, connected to the camera 15 by a digital line 31.
  • the microcomputer is able to control the camera 15, and in particular to trigger the shooting. Furthermore, the microcomputer is able to control the transfer of the digital files of each shot from the camera 15 to an internal memory, and to display the views on a screen so as to check the quality.
  • the systems 23 may comprise another microcomputer, equipped with graphical analysis means for determining the shift of the grids and the relative rotation of the tips 5, 7 from views taken by the camera 15. This computer may also to be the same as that which controls the camera 15.
  • the measuring device may also include projectors 24 for illuminating the assemblies 1 during shooting.
  • a first step we take two series of views of the assembly to be characterized, a series for estimating the offset of the grids, and the other for the estimation of the rotation between ferrules.
  • the assembly 1 to be characterized is grasped by a crane (not shown), with the aid of a handling tool, and is brought to the position 33 (see FIG. 3) provided for measuring the shift of the grids. At this position, the upper end 5 of the assembly 1 is located about 3 meters below the surface of the water ( Figure 4).
  • the camera 15 and the assembly 1, in a horizontal direction, are separated from each other by a distance of between 1 meter and 4 meters, preferably between 2 and 3 meters.
  • the optical axis of the camera 15 is oriented downwards, and forms with the vertical an angle of between 10 ° and 40 °, preferably between 20 ° and 30 °.
  • a first side face of the assembly is turned towards the camera 15.
  • the orientation of the optical axis of the camera 15 and the horizontal distance between the assembly 1 and the camera 15 are chosen so that the entire side face of the assembly 1 facing the apparatus 15 is shown in the views taken by the apparatus 15. as shown in FIG. 4, the position of the window 19 is adjusted so that the bottom 27 of the window 19 is interposed on the optical path between the camera 15 and the lateral face of the assembly 1 to be photographed .
  • the assembly 1 remains suspended to the traveling crane by a handling tool 34. Before taking a view of the first side face of the assembly, it is expected that the assembly is stabilized at the position 33, and in particular that it is no longer animated by a rocking motion at the end of the tool 34.
  • an operator commands the camera 15 through the systems 23 to take a view of the first lateral face of the assembly 1.
  • the nuclear fuel assembly 1 is then rotated a quarter of a turn by means of the traveling crane so as to turn a second lateral face of the nuclear fuel assembly 1 15. The assembly 1 remains in position 33. After stabilization of the assembly, the operator commands the camera 15 to take a view of the second side face of the fuel assembly 1 .
  • the same procedure may be repeated until the camera has taken at least one view of satisfactory quality of at least two adjacent side faces of the fuel assembly 1.
  • the nuclear fuel assembly 1 is then moved, with the aid of the traveling crane, to the position 35 (see FIG. 3) provided for the images intended for the evaluation of the overall torsion of assembly around its longitudinal axis.
  • the upper nozzle In this position 35, the upper nozzle is located about 3 meters under water.
  • the distance between the camera 15 and the assembly 1 is between 50 cm and 1 m, and is for example 70 cm.
  • the optical axis of the camera 15 forms an angle between
  • the window 19 is disposed at such a position that the bottom 27 is interposed on the optical path between the camera 15 and the nuclear fuel assembly 1 to be characterized.
  • the horizontal distance between the camera 15 and the assembly 1, and the orientation of the optical axis, are chosen so that the entire side face of the assembly 1 facing the camera 15 is shown on the views taken.
  • the operator takes at least one view of at least one side face of the nuclear fuel assembly 1, after stabilization of the assembly 1.
  • the corresponding digital file is transferred via the digital line 31 to the systems 23 and the operator controls the quality of the view (s) on the screen.
  • a second step the digital files of the views taken are analyzed, in order to determine the shift of the grids and the relative rotation between the tips. This operation is performed either on the systems 23 which control the camera 15 or on another microcomputer.
  • the procedure is as follows. First, a view of a first side face of the assembly is analyzed. As shown in FIG. 5, two longitudinal lines 37 and 39 are drawn on said face by means of graphic analysis software. Each of the straight lines 37 and 39 extends from the upper grid 9 to the lower grid 9. The straight line 37 is situated to the left of the first lateral face of the assembly, near the two leftmost fuel rods 3. Symmetrically, the line 39 is located to the right of the first side face, and passes near the two rods 3 located furthest to the right.
  • the operator stalls an upper end of the straight line 37 on a reference of the upper side face 11 of grid 9 or fuel rods 3 near the left end of the grid 9 upper.
  • this mark is for example the middle of the space between the peripheral fuel rod 3 and the immediately adjacent pencil 3, or the inner edge of the peripheral pencil, or the hollow of the grid fin ...
  • the lower end of the line 37 is calibrated on the equivalent mark near the left end of the lower grid 9.
  • the straight line 37 is rectilinear and extends continuously from the upper grid 9 to the lower grid 9.
  • the line 39 is drawn in the same way and is keyed on the equivalent marks located near the right end of the grids 9 upper and lower of the first side face.
  • the shift of the grid 9 to the right or to the left of the view is determined graphically with respect to line 37 and with respect to line 39.
  • the pins 40 are used, for example, as shown more particularly in FIG. 6, the ends of the inner plates separating the cells in which the peripheral fuel rod 3 and the immediately adjacent rod 3 are housed. These marks, when the fuel assembly 1 is not deformed, are all aligned longitudinally with the corresponding marks of the upper grid 9 and the lower grid 9.
  • the shift with respect to the line 37 of the reference mark 40 is determined.
  • the number of pixels separating the marker 40 from the line is counted on the view of the first lateral face.
  • the number of pixels separating the straight line 39 from the equivalent reference mark located near the right end of the upper and lower grids 9 of the first lateral face is evaluated. It is also measured, at each of the intermediate grids 9 and possibly at the level of the upper and lower grids 9, the spacing between the lines 37 and 39, in number of pixels.
  • the theoretical spacing between the two lines 37 and 39 is known.
  • the distance between the straight lines 37 and 39 is 189 mm, in the case where the marks 40 of FIG. 6 are used. Knowing, at each grid 9, the number of pixels between lines 37 and 39 and the theoretical width between the two lines, we can calculate the width corresponding to each pixel.
  • This pixel-by-pixel datum makes it possible to convert, for each grid 9, the spacings of the marks 40 relative to the lines 37 and 39 measured in pixels, in estimated deviations in millimeters.
  • the spacing measured on the first lateral face of the assembly 1 corresponds to the average between the two spacings estimated above, namely the distance from the line 37 and the distance from the right 39.
  • the same procedure is repeated for a view of at least one other side face of the assembly, adjacent to the first.
  • the line 43 is drawn along the lower edge of the face 13. The angle ⁇ 1 is then measured between the lines 41 and 43.
  • a line 45 along the horizontal of the view we draw near the lower end 7 a line 45 along the horizontal of the view.
  • a straight line 47 is also drawn along a characteristic geometrical line of the lower end-piece 7.
  • the geometrical lines 43 and 47 are chosen so that, in the absence of rotation between the upper end 5 and the lower end 7, the lines 43 and 47 are parallel to each other.
  • the geometric line 43 corresponds to the lower edge of the upper end piece 5
  • for the line 47 is chosen a line which appears sufficiently clearly in the view.
  • the upper edge of the lower nozzle 7 is too fuzzy to draw a precise geometric line. This edge could be used if the view was very clear.
  • the evaluation method includes a step of placing the assembly to be characterized in a volume of water, a step of placing a camera out of the volume of water, above the free surface of this volume of water, and taking at least one view of at least one side face of the nuclear fuel assembly, and a step of graphic analysis of the view. Since the camera is not immersed, but stays out of the water, it is quickly put in place. Similarly, the equipment to set it up and guide it is greatly simplified. The time required to take pictures is short, so that the nuclear fuel assembly handling bridge is immobilized only for a short time. In the case where the controls are carried out during an operation of unloading and reloading the core of a nuclear reactor, the shutdown period of the reactor is shortened.
  • the elements to maintain and orient the camera 15 are not immersed, and therefore should not undergo extensive decontamination at the end of the operation.
  • the camera is less exposed to radiation, and its life is longer than that of a submerged camera moved along the assemblies to be characterized.
  • the invention relates to a method for evaluating a characteristic quantity of the longitudinal curvature of a nuclear fuel assembly, the assembly comprising nuclear fuel rods, two extreme holding grids located near opposite ends of the nuclear fuel rods, and a plurality of intermediate holding grids distributed between the two extreme holding grids, the method comprising:
  • a step of shooting at least two lateral faces of the nuclear fuel assembly for each face, a step of materialization on the view of at least one substantially longitudinal reference line extending from one extreme grid to the other extreme grid;
  • This method can be used with a device placed out of the water volume, but also with a device placed under water. It has the advantage that it is not necessary, in order to evaluate the transverse offset of each grid, to use a plumb bob disposed near the nuclear fuel assembly or a tape measure disposed along the assembly. The process is particularly accurate when one draws two lines of reference on the view, one on the right and the other on the left, the two lines having a known spacing.
  • the orientation of the optical axis of the camera and the spacing between the apparatus and the nuclear fuel assembly are chosen so that the entire side face of the assembly figure on the view. This increases the accuracy of the measurement. It would be possible to take two views, for example one of the upper part and one of the lower part of the nuclear fuel assembly. However, this would lead to poorer accuracy for offset estimates.
  • the invention independent of the first two, relates to a method for evaluating a characteristic quantity of the torsion of the fuel assembly estimated from the rotation of the upper and lower ends relative to each other.
  • This method is particularly convenient because it is possible to use views made by a camera placed above the water volume of the pool where is placed the assembly to be characterized.
  • the process described above can have multiple variants. To increase the accuracy of the process, it is possible not to be limited to the number of shots strictly necessary to evaluate the lateral deformation of the fuel assembly 1 (a view of two adjacent lateral faces) and the overall torsion assembly (only one view).
  • each side face of the assembly it is possible for each side face of the assembly, to take several partial views and not a view encompassing the entire side face. This, however, is detrimental to the accuracy of the evaluation of the offset of the holding grids or torsion.
  • the offset of lateral grids it is possible to perform the graphical analysis by drawing a single line on the lateral face of the assembly.
  • the estimation of the width of a pixel is performed by calculation taking as a reference a known dimension of the assembly, for example the total width of the grid.
  • the angles between the optical axis of the camera and the vertical and the distances between the assembly and the camera may be different from those mentioned above. They are a function of the characteristics of the lens used in the camera and the dimensions of the fuel assembly to be characterized.
  • the description of the invention was made with respect to a fuel assembly for a water reactor type light water reactor pressurized.
  • the method described is also applicable to pressurized water reactors of the WER (Vodaa Vodiannee Energititscherski Reactor) type, for which the hexagonal network of the fuel assembly requires making at least three views in order to estimate the offset of the grids: one of each of three adjacent lateral faces of the assembly perpendicular to the longitudinal direction. It is also applicable to fuel assemblies for boiling water reactors (REB or BWR) and more generally for any underwater control of a fuel assembly for a nuclear reactor.
  • the method described above makes it possible to estimate the offset of the grids in a transverse plane with an accuracy of about 2 mm in each of the directions. It also makes it possible to measure the torsion of the assembly between the upper and lower ends with an accuracy of approximately 2 °.

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'évaluation d'au moins une grandeur relative à la déformation d'un assemblage de combustible nucléaire, le procédé comprenant les étapes suivantes : placer l'assemblage de combustible nucléaire dans un volume d'eau délimité par une surface libre supérieure; placer un appareil de prise de vue hors du volume d'eau, au-dessus de la surface libre; prendre au moins une vue d'au moins une face latérale de l'assemblage de combustible nucléaire; analyser graphiquement la au moins une vue et en déduire la au moins une grandeur relative à la déformation de l'assemblage de combustible nucléaire.

Description

Procédé d'évaluation de grandeurs relatives à la déformation d'un assemblage de combustible nucléaire
L'invention concerne en général les procédés d'évaluation de grandeurs relatives à la déformation d'un assemblage de combustible nucléaire, notamment la courbure longitudinale et la torsion de cet assemblage.
On connaît par USH1262 l'utilisation d'une caméra de type vidéosurveillance ou CCTV (closed-circuit télévision), durcie aux rayonnements, pour le contrôle de la courbure longitudinale d'assemblages de combustible. La caméra est placée dans un boîtier étanche et est déplacée verticalement, sous eau, le long des assemblages à caractériser.
Un tel procédé de contrôle utilisant une caméra sous eau est généralement long à mettre en œuvre du fait du volume et du poids des équipements à installer, du déplacement commandé à distance de la caméra le long de l'assemblage de combustible et de la décontamination des équipements après utilisation. Ces contrôles sont réalisés par exemple quand un réacteur nucléaire est mis à l'arrêt, en vue de remplacer une partie des assemblages de combustible nucléaire. Tous les assemblages sont sortis du cœur du réacteur. Les assemblages usés sont évacués et remplacés par des assemblages neufs. Les autres assemblages sont réorganisés à l'intérieur du cœur. Les assemblages peuvent être soumis à un contrôle de déformation avant d'être évacués ou avant d'être remis en place dans le cœur du réacteur. Ces contrôles ont essentiellement pour but d'acquérir des données sur le comportement des assemblages de combustible sous irradiation.
Ces contrôles sont sur le chemin critique lors d'un arrêt de réacteur en vue de remplacer une partie du combustible du réacteur.
Ainsi, rendre le procédé d'acquisition de données de déformation des assemblages de combustible nucléaire plus simple et plus rapide à mettre en œuvre permet de raccourcir la durée de l'arrêt du réacteur pour rechargement.
Dans ce contexte, l'invention vise à proposer un procédé d'évaluation d'au moins une grandeur relative à la déformation d'un assemblage de combustible nucléaire, qui soit plus simple à installer et démonter et plus rapide à mettre en œuvre. A cette fin, l'invention porte sur un procédé comprenant les étapes suivantes :
- placer l'assemblage de combustible nucléaire dans un volume d'eau délimité par une surface libre supérieure ; - placer un appareil de prise de vue hors du volume d'eau, au-dessus de la surface libre ;
- prendre au moins une vue d'au moins une face latérale de l'assemblage de combustible nucléaire ;
- analyser graphiquement la au moins une vue et en déduire la au moins une grandeur relative à la déformation de l'assemblage de combustible nucléaire.
Le procédé peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possible :
- la totalité de la face latérale de l'assemblage de combustible nucléaire figure sur la vue prise par l'appareil de prise de vue ;
- l'assemblage de combustible nucléaire comprend une pluralité de crayons de combustible nucléaire allongés longitudinalement et une pluralité de grilles de maintien en position des crayons de combustible nucléaire, réparties longitudinalement le long des crayons de combustible nucléaire, la au moins une grandeur relative à la déformation de l'assemblage de combustible nucléaire étant les décalages respectifs des grilles de maintien dans un plan transversal perpendiculaire à la direction longitudinale ;
- l'appareil de prise de vue présente un axe optique formant un angle compris entre 10° et 40° par rapport à la verticale au moment de la prise de vue ; - l'appareil de prise de vue et l'assemblage de combustible nucléaire au moment de la prise de vue sont écartés l'un de l'autre d'une distance comprise entre 1 mètre et 4 mètres dans un plan horizontal ;
- l'assemblage de combustible nucléaire comprend deux grilles de maintien extrêmes situées à proximité d'extrémités opposées des crayons de combustible nucléaire, et une pluralité de grilles de maintien intermédiaires réparties entre les deux grilles de maintien extrêmes, l'étape d'analyse graphique de la vue comprend les sous étapes suivantes : . matérialiser sur la vue au moins une droite de référence sensiblement longitudinale s'étendant d'une grille extrême à l'autre grille extrême ; . déterminer sur la vue le décalage transversal de chaque grille intermédiaire par rapport à la au moins une droite de référence ; - les grilles de maintien ou les crayons de combustible à proximité des grilles de maintien portent des repères visuels respectifs sensiblement alignés longitudinalement quand lesdites grilles de maintien ne sont pas décalées transversalement, la droite de référence passant par les repères visuels relatifs aux deux grilles de maintien extrêmes, le décalage transversal de chaque grille de maintien intermédiaire étant déterminé en estimant sur la vue le décalage transversal entre le repère visuel relatif à ladite grille de maintien intermédiaire et la droite de référence ;
- on prend au moins une vue de chacune de deux faces latérales perpendiculaires l'une à l'autre de l'assemblage de combustible nucléaire, et on détermine les décalages respectifs des grilles de maintien selon deux directions perpendiculaires l'une à l'autre et perpendiculaires à la direction longitudinale ;
- l'assemblage de combustible nucléaire comprend des embouts supérieur et inférieur, la grandeur relative à la déformation de l'assemblage de combustible nucléaire étant la rotation des embouts supérieur et inférieur l'un par rapport à l'autre autour de la direction longitudinale ;
- l'appareil de prise de vue présente un axe optique formant un angle compris entre 1 ° et 10° par rapport à la verticale au moment de la prise de vue ;
- l'appareil de prise de vue et l'assemblage de combustible nucléaire au moment de la prise de vue sont écartés l'un de l'autre d'une distance inférieure à 1 mètre dans un plan horizontal ;
- les embouts supérieur et inférieur présentent des lignes géométriques respectives déterminées normalement parallèles l'une à l'autre lorsque les embouts supérieur et inférieur ne présentent pas de rotation l'un par rapport à l'autre autour la direction longitudinale, l'étape d'analyse graphique de la vue comprenant les sous étapes suivantes :
. déterminer sur la vue les deux lignes géométriques ;
. déterminer sur la vue l'angle relatif entre les deux lignes géométriques ; - l'appareil de prise de vue présente un axe optique déterminé, un hublot étant posé à la surface libre et interposé sur l'axe optique de l'appareil de prise de vue.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 est une représentation schématique, simplifiée, en élévation d'un assemblage de combustible présentant une déformation par courbure longitudinale ; - la figure 2 est une représentation schématique, en vue de dessus, des positions respectives des embouts supérieur et inférieur de l'assemblage de la figure 1 , mettant en évidence la déformation par torsion de l'assemblage de combustible matérialisée par la rotation des deux embouts l'un par rapport à l'autre ; - la figure 3 est une représentation schématique partielle en vue de dessus d'une piscine d'un réacteur nucléaire, dans laquelle ont été installés les équipements nécessaires à la mise en œuvre du procédé d'évaluation selon l'invention ;
- la figure 4 est une vue en coupe de la piscine de la figure 3 montrant un assemblage de combustible dans la position prévue pour la mesure de torsion ;
- la figure 5 montre une vue prise par l'appareil photographique de la figure 3 en vue de déterminer la courbure longitudinale d'un assemblage de combustible, deux droites de référence ayant été matérialisées de part et d'autre de la face latérale de l'assemblage de combustible nucléaire ; - la figure 6 est une vue agrandie d'un détail de la figure 5, montrant le décalage transversal d'une grille de maintien ;
- la figure 7 est une vue prise par l'appareil photographique de la figure 3, en vue de déterminer la rotation relative des embouts supérieur et inférieur ;
- la figure 8 est une vue agrandie des zones de la vue de la figure 7 montrant l'embout supérieur et l'embout inférieur, des lignes géométriques ayant été matérialisées sur ces zones en vue de déterminer l'angle relatif entre les deux embouts. Le procédé qui va être décrit vise à déterminer la courbure longitudinale
(bow) et la torsion (twist) d'assemblages de combustible nucléaire. Comme illustré de manière simplifiée sur les figures 1 et 2, un assemblage 1 de combustible nucléaire pour réacteur à eau légère comporte une pluralité de crayons 3 de combustible nucléaire allongés longitudinalement, des embouts supérieur et inférieur 5 et 7 et des grilles 9 de maintien des crayons 3. Les crayons 3 contiennent des pastilles de combustible nucléaire. Ils sont disposés parallèlement les uns aux autres, selon un motif régulier, typiquement un motif à pas carré. L'assemblage 1 est généralement de forme parallélépipédique et possède alors quatre faces latérales.
Les embouts supérieur et inférieur 5 et 7 sont disposés aux deux extrémités de l'assemblage 1 et sont solidarisés l'un à l'autre par une pluralité de tubes longitudinaux, non représentés sur la figure 1. Ces tubes sont par exemple prévus pour le passage des crayons des grappes de commande du réacteur nucléaire. Les grilles 9 sont rigidement fixées aux tubes solidarisant les deux embouts
5 et 7. Les grilles 9, perpendiculairement à la direction longitudinale, présentent une section carrée. Elles sont délimitées par quatre faces latérales 11 , perpendiculaires les unes aux autres. L'espace interne des grilles 9 est divisé en une pluralité de cellules de section en général carrée par un réseau de plaquettes internes (non représentées). Chaque crayon 3 est engagé dans une des cellules.
L'une des grilles 9, appelée dans la description qui va suivre grille supérieure, est située à proximité de l'embout supérieur 5, proche d'une extrémité longitudinale des crayons 3. Une autre grille 9, dénommée dans la description qui va suivre grille inférieure, est située à proximité de l'embout inférieur 7, proche de l'extrémité longitudinale opposée des crayons 3. Les autres grilles 9 sont réparties régulièrement entre les grilles supérieure et inférieure le long des crayons 3.
Les assemblages de combustible nucléaire 1 sont soumis dans le cœur du réacteur à des contraintes thermiques et mécaniques très importantes. A long terme, ces contraintes sont susceptibles d'entraîner une déformation des assemblages de combustible, notamment une déformation par courbure longitudinale (figure 1 ) et une déformation par torsion (figure 2).
Les assemblages 1 déformés par courbure longitudinale prennent une forme générale arquée, en général à simple courbure (déformation en « C ») ou à double courbure (déformation en « S »), voire à triple courbure (déformation en
« M » ou en « W »).
Les assemblages 1 présentent une flèche suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale de l'assemblage. La flèche est typiquement de plusieurs millimètres et peut aller jusqu'à plus d'une dizaine de millimètres.
Comme le montre la figure 1 , le décalage est plus prononcé pour les grilles intermédiaires se trouvant longitudinalement au centre de l'assemblage lorsque l'assemblage est déformé en « C ». Ces décalages sont matérialisés par les écarts e1 , e2 et e3 entre les faces latérales 11 et une ligne fictive I s'étendant de la grille 9 inférieure à la grille 9 supérieure.
Le décalage est plus prononcé pour les grilles intermédiaires 9 se trouvant longitudinalement dans la moitié supérieure ou dans la moitié inférieure de l'assemblage lorsque l'assemblage 1 est déformé en « S ». La déformation par torsion, illustrée sur la figure 2, correspond à une torsion d'ensemble de l'assemblage 1 autour d'un axe longitudinal matérialisée par une rotation des embouts supérieur 5 et inférieur 7 l'un par rapport à l'autre. Cette torsion peut s'accompagner ou non d'un décalage des deux embouts l'un par rapport à l'autre dans un plan transversal. Comme le montre la figure 2, les embouts 5 et 7 présentent perpendiculairement à la direction longitudinale des sections carrées, et sont délimités latéralement par quatre faces 13 perpendiculaires les unes aux autres. Du fait de la rotation relative entre les deux embouts, les faces latérales 13 respectives des embouts sont inclinées les unes par rapport aux autres en vue de dessus.
Le procédé qui va être décrit ci-dessous vise à déterminer :
- le décalage transversal de chacune des grilles intermédiaires 9 par rapport aux grilles 9 supérieure et inférieure, dans un plan transversal, suivant deux directions perpendiculaires l'une à l'autre ; - l'angle α (figure 2) de rotation autour de la direction longitudinale entre les embouts supérieur 5 et inférieur 7.
Le décalage des grilles 9 est mesuré selon deux directions perpendiculaires à deux faces latérales adjacentes de l'assemblage 1. Les mesures de décalage des grilles 9 et de rotation relative entre les embouts 5 et 7 sont réalisées, comme le montre la figure 3, sur un assemblage 1 disposé dans une piscine 12 du réacteur nucléaire, par exemple la piscine de désactivation du bâtiment combustible. Le dispositif de mesure utilisé comprend :
- un appareil photographique numérique 15 ;
- un dispositif 17 de maintien et d'ajustement de la position de l'appareil 15 ;
- un hublot 19 posé à la surface libre 20 de l'eau remplissant la piscine 12 ; - des moyens 21 pour maintenir en position le hublot 19 ;
- des systèmes 23 aptes à commander l'appareil photographique 15 et à traiter les vues prises par cet appareil 15.
L'appareil photographique 15 est un appareil numérique dont la résolution est de l'ordre de 10 millions de pixels. L'appareil 15 est placé au-dessus de la surface 20 de l'eau de la piscine 12. Il n'est pas immergé.
Le dispositif 17 de maintien en position de l'appareil photographique 15 est rigidement fixé à une margelle 25 de la piscine. Il permet d'ajuster la hauteur de l'appareil photographique 15 au-dessus de la surface 20 de l'eau, et également sa position dans un plan horizontal. Par ailleurs, l'objectif de l'appareil photographique 15 est tourné vers le fond la piscine. Le dispositif 17 permet d'ajuster l'orientation de l'axe optique de l'appareil photographique 15, sensiblement dans toutes les directions orientées vers le fond de la piscine 12.
Le hublot 19 est une coupelle circulaire réalisée en un matériau transparent, par exemple en une matière plastique transparente telle que le Plexiglas®. Il présente un diamètre valant plusieurs dizaines de centimètres, par exemple 60 cm. Le hublot est posé à la surface 20 de l'eau où il s'enfonce légèrement sous son propre poids. Le fond 27 du hublot 19 est positionné à quelques centimètres sous la surface 20 de l'eau. Le hublot 19 comporte par ailleurs un bord dressé 29 entourant le fond 27. Les moyens 21 de maintien en position du hublot 19 comportent par exemple un bras rigide fixé à la margelle 25 par une extrémité et fixé au hublot 19 par son extrémité opposée. Ce dispositif et le léger enfoncement du hublot 19 sous son propre poids permettent d'éviter l'oscillation (tangage, roulis...) du hublot sous l'effet des ondes qui traversent la piscine 12.
Les systèmes 23 comprennent par exemple un micro-ordinateur, relié à l'appareil photographique 15 par une ligne numérique 31. Le micro-ordinateur est apte à commander l'appareil photographique 15, et notamment à déclencher les prises de vues. Par ailleurs, le micro-ordinateur est apte à commander le transfert des fichiers numériques de chaque prise de vue depuis l'appareil photographique 15 jusqu'à une mémoire interne, et à afficher les vues sur un écran de manière à en vérifier la qualité. Les systèmes 23 peuvent comprendre un autre micro-ordinateur, équipé de moyens d'analyse graphique permettant de déterminer le décalage des grilles et la rotation relative des embouts 5, 7 à partir de vues prises par l'appareil photographique 15. Cet ordinateur peut aussi être le même que celui qui commande l'appareil photographique 15. Le dispositif de mesure peut également comporter des projecteurs 24 permettant d'éclairer les assemblages 1 pendant les prises de vues.
Le procédé d'estimation du décalage transversal des grilles 9 et de la rotation relative des embouts 5 et 7 va être détaillé ci-dessous.
Au cours d'une première étape, on prend deux séries de vues de l'assemblage à caractériser, une série pour l'estimation du décalage des grilles, et l'autre pour l'estimation de la rotation entre embouts.
L'assemblage 1 à caractériser est saisi par un pont roulant (non représenté), à l'aide d'un outil de manutention, et est amené à la position 33 (voir figure 3) prévue pour la mesure du décalage des grilles. A cette position, l'embout supérieur 5 de l'assemblage 1 est situé à environ 3 mètres sous la surface de l'eau (figure 4). L'appareil photographique 15 et l'assemblage 1 , suivant une direction horizontale, sont écartés l'un de l'autre d'une distance comprise entre 1 mètre et 4 mètres, de préférence comprise entre 2 et 3 mètres.
L'axe optique de l'appareil photographique 15 est orienté vers le bas, et forme avec la verticale un angle compris entre 10° et 40°, de préférence compris entre 20° et 30°.
Une première face latérale de l'assemblage est tournée vers l'appareil photographique 15. L'orientation de l'axe optique de l'appareil photographique 15 et la distance horizontale entre l'assemblage 1 et l'appareil photographique 15 sont choisies de manière à ce que toute la face latérale de l'assemblage 1 tournée vers l'appareil 15 figure sur les vues prises par l'appareil 15. Par ailleurs, comme le montre la figure 4, la position du hublot 19 est réglée de manière à ce que le fond 27 du hublot 19 soit interposé sur le chemin optique entre l'appareil photographique 15 et la face latérale de l'assemblage 1 devant être photographiée.
Pendant les prises de vues, l'assemblage 1 reste suspendu au pont roulant par un outil de manutention 34. Avant de prendre une vue de la première face latérale de l'assemblage, on attend que l'assemblage soit stabilisé à la position 33, et notamment qu'il ne soit plus animé d'un mouvement de balancement au bout de l'outil 34.
Une fois l'assemblage stabilisé, un opérateur commande à l'appareil photographique 15 par l'intermédiaire des systèmes 23 de prendre une vue de la première face latérale de l'assemblage 1.
Il commande ensuite le transfert du fichier numérique de la vue vers les systèmes 23, et visualise la vue sur l'écran du micro-ordinateur. Si la qualité de la vue est satisfaisante, on fait alors pivoter l'assemblage de combustible nucléaire 1 d'un quart de tour par l'intermédiaire du pont roulant, de manière à tourner une seconde face latérale de l'assemblage de combustible nucléaire 1 vers l'appareil photographique 15. L'assemblage 1 reste à la position 33. Après stabilisation de l'assemblage, l'opérateur commande à l'appareil photographique 15 de prendre une vue de la seconde face latérale de l'assemblage de combustible 1.
La même procédure peut être répétée, jusqu'à ce que l'appareil photographique 15 ait pris au moins une vue de qualité satisfaisante d'au moins deux faces latérales adjacentes de l'assemblage de combustible 1.
On déplace ensuite l'assemblage de combustible nucléaire 1 à caractériser, à l'aide du pont roulant, jusqu'à la position 35 (voir figure 3) prévue pour les prises de vues destinées à l'évaluation de la torsion d'ensemble de l'assemblage autour de son axe longitudinal.
Dans cette position 35, l'embout supérieur est situé à environ 3 mètres sous l'eau. Suivant la direction horizontale, la distance entre l'appareil photographique 15 et l'assemblage 1 est comprise entre 50 cm et 1 m, et vaut par exemple 70 cm. L'axe optique de l'appareil photographique 15 forme un angle compris entre
1 ° et 10° par rapport à la verticale, et vaut par exemple 5°. De nouveau, le hublot 19 est disposé à une position telle que le fond 27 est interposé sur le chemin optique entre l'appareil photographique 15 et l'assemblage de combustible nucléaire 1 à caractériser.
La distance horizontale entre l'appareil photographique 15 et l'assemblage 1 , et l'orientation de l'axe optique, sont choisies de telle sorte que toute la face latérale de l'assemblage 1 tournée vers l'appareil photographique 15 figure sur les vues prises. L'opérateur prend au moins une vue d'au moins une face latérale de l'assemblage de combustible nucléaire 1 , après stabilisation de l'assemblage 1. Le fichier numérique correspondant est transféré par la ligne numérique 31 vers les systèmes 23 et l'opérateur contrôle la qualité de la ou des vues sur l'écran.
Au cours d'une seconde étape, les fichiers numériques des vues prises sont analysés, en vue de déterminer le décalage des grilles et la rotation relative entre les embouts. Cette opération est réalisée soit sur les systèmes 23 qui commandent l'appareil photographique 15, soit sur un autre micro-ordinateur.
Concernant le décalage transversal des grilles, la procédure est la suivante. On analyse d'abord une vue d'une première face latérale de l'assemblage. Comme le montre la figure 5 on trace à l'aide d'un logiciel d'analyse graphique deux droites longitudinales 37 et 39 sur ladite face. Chacune des droites 37 et 39 s'étend de la grille 9 supérieure à la grille 9 inférieure. La droite 37 est située à gauche de la première face latérale de l'assemblage, à proximité des deux crayons de combustible 3 situés les plus à gauche. De manière symétrique, la droite 39 est située à droite de la première face latérale, et passe à proximité des deux crayons 3 situés les plus à droite.
Plus précisément, l'opérateur cale une extrémité supérieure de la droite 37 sur un repère de la face latérale 11 de grille 9 supérieure ou des crayons de combustible 3 à proximité de l'extrémité gauche de la grille 9 supérieure. Selon le dessin de la grille et la visibilité des différents composants, ce repère est par exemple le milieu de l'espace séparant le crayon de combustible 3 périphérique et le crayon 3 immédiatement adjacent, ou le bord interne du crayon périphérique, ou le creux de l'ailette de grille... De même, l'extrémité inférieure de la droite 37 est calée sur le repère équivalent à proximité de l'extrémité gauche de la grille 9 inférieure.
La droite 37 est rectiligne et s'étend de manière continue de la grille 9 supérieure à la grille 9 inférieure. La droite 39 est tracée de la même façon et est calée sur les repères équivalents situés à proximité de l'extrémité droite des grilles 9 supérieure et inférieure de la première face latérale.
On détermine ensuite graphiquement, pour chacune des grilles 9 intermédiaires, le décalage de la grille 9 vers la droite ou vers la gauche de la vue par rapport à la droite 37 et par rapport à la droite 39. Pour ce faire, pour chaque grille intermédiaire, on utilise les repères 40 par exemple comme plus particulièrement représenté en figure 6 les extrémités des plaquettes internes séparant les alvéoles où sont logés le crayon de combustible 3 périphérique et le crayon 3 immédiatement adjacent. Ces repères, quand l'assemblage de combustible 1 n'est pas déformé, sont tous alignés longitudinalement avec les repères correspondants de la grille 9 supérieure et de la grille 9 inférieure.
Dans le présent procédé, on détermine pour chaque grille 9 intermédiaire le décalage par rapport à la ligne 37 du repère 40. Dans ce but, on compte sur la vue de la première face latérale le nombre de pixels séparant le repère 40 de la droite
37.
De la même manière, pour chaque grille 9 intermédiaire, on évalue le nombre de pixels séparant la droite 39 du repère équivalent situé à proximité de l'extrémité droite des grilles 9 supérieure et inférieure de la première face latérale. On mesure également, au niveau de chacune des grilles 9 intermédiaires et éventuellement au niveau des grilles 9 supérieure et inférieure, l'écartement entre les droites 37 et 39, en nombre de pixels.
On connaît pour chaque type d'assemblage de combustible nucléaire 1 l'écartement théorique entre les deux lignes 37 et 39. Ainsi, pour un assemblage de combustible nucléaire comportant un réseau de 17 crayons par 17 crayons, l'écartement entre les droites 37 et 39 est de 189 mm, dans le cas où on utilise les repères 40 de la figure 6. Connaissant, au niveau de chaque grille 9, le nombre de pixels séparant les droites 37 et 39 et la largeur théorique entre les deux droites, on peut calculer la largeur correspondant à chaque pixel.
Cette donnée de largeur par pixel permet de convertir pour chaque grille 9, les écartements des repères 40 par rapport aux droites 37 et 39 mesurés en pixels, en écartements estimés en millimètres.
Pour chaque grille 9, l'écartement mesuré sur la première face latérale de l'assemblage 1 correspond à la moyenne entre les deux écartements estimés ci- dessus, à savoir l'écartement par rapport à la droite 37 et l'écartement par rapport à la droite 39. On répète la même procédure pour une vue d'au moins une autre face latérale de l'assemblage, adjacente à la première.
Pour chaque grille 9, l'estimation de décalage effectuée sur la base des vues de deux faces latérales opposées permet d'estimer le décalage suivant la direction parallèle à ces deux faces. La rotation relative entre les embouts supérieur 5 et inférieur 7 est estimée selon la procédure illustrée sur les figures 7 et 8.
Pour chaque vue, on estime l'angle entre l'embout supérieur 5 et l'horizontale de la vue, et l'angle entre l'embout inférieur 7 et l'horizontale de la vue. La torsion de l'assemblage de combustible 1 entre l'embout supérieur 5 et l'embout inférieur 7 est obtenue en faisant la différence entre les deux angles estimés ci-dessus.
Comme le montre la figure 8, on trace dans un premier temps une droite horizontale 41 immédiatement sous l'embout supérieur 5. Puis, on trace une droite
43 sur la face 13 de l'embout supérieur 5 visible sur la vue. Typiquement, la droite 43 est tracée le long du bord inférieur de la face 13. On mesure ensuite l'angle α1 entre les droites 41 et 43.
Dans un deuxième temps, on trace à proximité de l'embout inférieur 7 une droite 45 suivant l'horizontale de la vue. On trace également une droite 47 suivant une ligne géométrique caractéristique de l'embout inférieur 7. On choisit les lignes géométriques 43 et 47 de manière à ce que, en l'absence de rotation entre les embouts supérieur 5 et inférieur 7, les lignes 43 et 47 soient parallèles l'une à l'autre. Par exemple, si la ligne géométrique 43 correspond au bord inférieur de l'embout supérieur 5, on peut choisir pour la ligne géométrique 47 une droite passant par les bords des deux pieds 49 de l'embout inférieur 7 de l'assemblage de combustible 1. En tout état de cause, on choisit pour la ligne 47 une ligne qui apparaisse suffisamment nettement sur la vue. Dans certaines vues, le bord supérieur de l'embout inférieur 7 est trop flou pour permettre de tracer une ligne géométrique précise. Ce bord pourrait être utilisé si la vue était très nette.
On mesure ensuite l'angle α2 entre l'horizontale 45 et la ligne géométrique 47. La rotation entre l'embout supérieur 5 et l'embout inférieur 7 est calculée en faisant la différence entre α1 et α2.
Selon le logiciel utilisé, il peut ne pas être nécessaire de tracer les droites horizontales 41 et 45, certains logiciels permettent en effet d'obtenir directement l'angle d'une droite virtuelle par rapport à l'horizontale.
Le procédé d'évaluation décrit ci-dessus présente de multiples avantages.
Selon un premier aspect, le procédé d'évaluation comporte une étape consistant à placer l'assemblage à caractériser dans un volume d'eau, une étape consistant à placer un appareil de prise de vue hors du volume d'eau, au-dessus de la surface libre de ce volume d'eau, et à prendre au moins une vue d'au moins une face latérale de l'assemblage de combustible nucléaire, et une étape d'analyse graphique de la vue. Du fait que l'appareil de prise de vue n'est pas immergé, mais reste hors de l'eau, sa mise en place est rapide. De même, le matériel permettant de le mettre en place et de l'orienter est considérablement simplifié. Le temps nécessaire pour réaliser les prises de vues est court, de tel sorte que le pont de manutention des assemblages de combustible nucléaire est immobilisé seulement pour un court laps de temps. Dans le cas où les contrôles sont réalisés pendant une opération de déchargement et de rechargement du cœur d'un réacteur nucléaire, la période d'arrêt du réacteur est raccourcie.
Les éléments permettant de maintenir et d'orienter l'appareil photographique 15 ne sont pas immergés, et ne doivent donc pas subir de décontamination poussée à la fin de l'opération. La caméra est moins exposée aux rayonnements, et sa durée de vie est plus longue que celle d'une caméra immergée déplacée le long des assemblages à caractériser.
Le fait d'utiliser un hublot posé à la surface de l'eau, et interposé dans le chemin optique de l'appareil de prise de vue, fait que les vues ne sont pas perturbées par les vaguelettes se propageant à la surface de l'eau. Selon un second aspect de l'invention, indépendant du premier, l'invention porte sur un procédé d'évaluation d'une grandeur caractéristique de la courbure longitudinale d'un assemblage de combustible nucléaire, l'assemblage comprenant des crayons de combustible nucléaire, deux grilles de maintien extrêmes situées à proximité d'extrémités opposées des crayons de combustible nucléaire, et une pluralité de grilles de maintien intermédiaires réparties entre les deux grilles de maintien extrêmes, le procédé comprenant :
- une étape de prise de vue d'au moins deux faces latérales de l'assemblage de combustible nucléaire ; - pour chaque face, une étape de matérialisation sur la vue d'au moins une droite de référence sensiblement longitudinale s'étendant d'une grille extrême à l'autre grille extrême ;
- une étape de détermination sur la vue du décalage transversal de chaque grille intermédiaire par rapport à la droite de référence. Ce procédé peut être utilisé avec un appareil placé hors du volume d'eau, mais également avec un appareil placé sous eau. Il présente l'avantage qu'il n'est pas nécessaire, pour évaluer le décalage transversal de chaque grille, d'utiliser un fil à plomb disposé à proximité de l'assemblage de combustible nucléaire ou un mètre ruban disposé lui aussi le long de l'assemblage. Le procédé est particulièrement précis quand on trace deux droites de référence sur la vue, l'une à droite et l'autre à gauche, les deux droites présentant un écartement connu.
L'utilisation de repères visuels existant sur les grilles ou sur les crayons et visibles sur les vues, de manière à estimer le décalage par rapport aux lignes de référence, permet d'augmenter la précision du procédé.
Dans le procédé, l'orientation de l'axe optique de l'appareil de prise de vue et l'écartement entre l'appareil et l'assemblage de combustible nucléaire sont choisis de manière à ce que toute la face latérale de l'assemblage figure sur la vue. Ceci permet d'augmenter la précision de la mesure. Il serait possible de prendre deux vues, par exemple une de la partie supérieure et une de la partie inférieure de l'assemblage de combustible nucléaire. Toutefois, ceci conduirait à une moins bonne précision pour les estimations de décalage. Selon un troisième aspect, indépendant des deux premiers, l'invention porte sur un procédé d'évaluation d'une grandeur caractéristique de la torsion de l'assemblage de combustible estimée à partir de la rotation des embouts supérieur et inférieur l'un par rapport à l'autre autour de la direction longitudinale, comprenant une étape consistant à prendre avec un appareil de prise de vue au moins une vue d'une face latérale de l'assemblage de combustible nucléaire, une étape consistant à matérialiser sur la vue une ligne géométrique de l'embout supérieur et une ligne géométrique de l'embout inférieur, les deux lignes géométriques étant normalement parallèles l'une à l'autre lorsque les embouts supérieur et inférieur ne présentent pas de rotation l'un par rapport à l'autre autour de la direction longitudinale, et une étape consistant à déterminer sur la vue l'angle relatif entre les deux lignes géométriques.
Ce procédé est particulièrement commode, car il est possible d'utiliser des vues faites par un appareil de prise de vue placé au-dessus du volume d'eau de la piscine où est placé l'assemblage à caractériser.
Le fait d'orienter l'axe optique de l'appareil de prise de vue suivant un angle compris entre 1 ° et 10° par rapport à la verticale, et de placer l'appareil et l'assemblage de combustible à une distance inférieure à 1 m dans un plan horizontal, fait que la totalité de la face latérale de l'assemblage de combustible figure sur la vue. On augmente ainsi la précision du procédé.
Le procédé décrit ci-dessus peut présenter de multiples variantes. Pour augmenter la précision du procédé, il est possible de ne pas se limiter au nombre de prises de vues strictement nécessaire pour évaluer la déformation latérale de l'assemblage de combustible 1 (une vue de deux faces latérales adjacentes) et la torsion d'ensemble de l'assemblage (une seule vue).
Il est possible par exemple de réaliser une première prise de vue de chacune des faces latérales de l'assemblage 1 puis une seconde prise de vue de chacune des faces de l'assemblage dans chacune des positions 33 et 35 afin de minimiser le risque d'avoir un même problème de prise de vue d'une des faces latérales de l'assemblage. Il est possible également de prendre plus de deux vues par face. La déformation est ensuite évaluée en faisant la moyenne de l'ensemble des décalages estimés à partir de chacune des vues suffisamment nette pour être analysée graphiquement. De même la torsion est estimée à partir de l'ensemble des valeurs d'angle de rotation évaluées à partir de chacune des vues analysées.
Il est possible de ne photographier qu'une seule des faces de l'assemblage, auquel cas le décalage des grilles ne peut être estimé que suivant une direction. Il est possible également de photographier trois ou quatre faces.
Comme indiqué ci-dessus, il est possible, pour chaque face latérale de l'assemblage, de prendre plusieurs vues partielles et non pas une vue englobant la totalité de la face latérale. Ceci nuit, toutefois, à la précision de l'évaluation du décalage des grilles de maintien ou de la torsion. Pour la détermination du décalage de grilles latérales, il est possible de réaliser l'analyse graphique en traçant une seule droite sur la face latérale de l'assemblage. Dans ce cas, l'estimation de la largeur d'un pixel est effectué par calcul en prenant comme référence une dimension connue de l'assemblage, par exemple la largeur totale de la grille. Les angles entre l'axe optique de l'appareil de prise de vue et la verticale et les distances entre l'assemblage et l'appareil de prise de vue peuvent être différents de ceux mentionnés ci-dessus. Ils sont fonction des caractéristiques de l'objectif utilisé dans l'appareil de prise de vue et des dimensions de l'assemblage de combustible à caractériser. De manière à évaluer le décalage entre la grille et les droites longitudinales tracées sur la face latérale de l'assemblage de combustible, il est possible d'utiliser d'autres repères visuels que ceux cités précédemment. Il est possible par exemple d'utiliser le bord extrême de la grille, ou même des repères placés spécialement sur la grille dans ce but. Concernant les mesures de torsion, il est possible d'utiliser d'autres lignes géométriques que celles mentionnées ci-dessus. Ainsi, pour l'embout supérieur il est possible de matérialiser une ligne correspondant au bord supérieur de l'embout. Pour l'embout inférieur, il est possible de matérialiser une ligne correspondant au bord supérieur de l'embout ou au bord inférieur de l'embout. L'appareil de prise de vue peut ne pas être un appareil photographique mais une caméra numérique.
La description de l'invention a été réalisée par rapport à un assemblage de combustible destiné à un réacteur à eau légère de type réacteur à eau pressurisée. Le procédé décrit est également applicable aux réacteurs à eau pressurisée de type WER (Vodaa Vodiannee Energititscherski Reactor, en anglais Water Water Energy Reactor) pour lesquels le réseau hexagonal de l'assemblage de combustible nécessite de réaliser aux moins trois vues pour estimer le décalage des grilles : une de chacune de trois faces latérales adjacentes de l'assemblage perpendiculaires à la direction longitudinale. Il est également applicable aux assemblages de combustible pour réacteurs à eau bouillante (REB ou BWR en anglais) et de façon plus générale pour tout contrôle sous eau d'un assemblage de combustible pour réacteur nucléaire. Le procédé décrit ci-dessus permet d'estimer le décalage des grilles dans un plan transversal avec une précision d'environ 2 mm dans chacune des directions. Il permet également de mesurer la torsion de l'assemblage entre les embouts supérieur et inférieur avec une précision d'environ 2°.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'évaluation d'au moins une grandeur relative à la déformation d'un assemblage de combustible nucléaire (1 ), le procédé comprenant les étapes suivantes : - placer l'assemblage de combustible nucléaire (1 ) dans un volume d'eau délimité par une surface libre supérieure (20),
- placer un appareil de prise de vue (15) hors du volume d'eau, au-dessus de la surface libre (20) ;
- prendre au moins une vue d'au moins une face latérale de l'assemblage de combustible nucléaire (1 ) ;
- analyser graphiquement la au moins une vue et en déduire la au moins une grandeur relative à la déformation de l'assemblage de combustible nucléaire
(1 )-
2. Procédé d'évaluation selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la totalité de la face latérale de l'assemblage de combustible nucléaire (1 ) figure sur la vue prise par l'appareil de prise de vue (15).
3. Procédé d'évaluation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'assemblage de combustible nucléaire comprend une pluralité de crayons (3) de combustible nucléaire allongés longitudinalement et une pluralité de grilles (9) de maintien en position des crayons (3) de combustible nucléaire, réparties longitudinalement le long des crayons (3) de combustible nucléaire, la au moins une grandeur relative à la déformation de l'assemblage de combustible nucléaire (1 ) étant les décalages respectifs des grilles de maintien (9) dans un plan transversal perpendiculaire à la direction longitudinale.
4. Procédé d'évaluation selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'appareil de prise de vue (15) présente un axe optique formant un angle compris entre 10° et 40° par rapport à la verticale au moment de la prise de vue.
5. Procédé d'évaluation selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'appareil de prise de vue (15) et l'assemblage de combustible nucléaire (1 ) au moment de la prise de vue sont écartés l'un de l'autre d'une distance comprise entre 1 mètre et 4 mètres dans un plan horizontal.
6. Procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'assemblage de combustible nucléaire (1 ) comprend deux grilles de maintien extrêmes (9) situées à proximité d'extrémités opposées des crayons (3) de combustible nucléaire, et une pluralité de grilles de maintien intermédiaires (9) réparties entre les deux grilles de maintien extrêmes, l'étape d'analyse graphique de la vue comprend les sous étapes suivantes : - matérialiser sur la vue au moins une droite de référence (37, 39) sensiblement longitudinale s'étendant d'une grille extrême (9) à l'autre grille extrême (9) ; - déterminer sur la vue le décalage transversal de chaque grille intermédiaire (9) par rapport à la au moins une droite de référence (37, 39).
7. Procédé d'évaluation selon la revendication 6, caractérisé en ce que les grilles de maintien (9) ou les crayons de combustible à proximité des grilles de maintien portent des repères visuels (40) respectifs sensiblement alignés longitudinalement quand lesdites grilles de maintien (9) ne sont pas décalées transversalement, la droite de référence (37, 39) passant par les repères visuels relatifs aux deux grilles de maintien extrêmes (9), le décalage transversal de chaque grille de maintien intermédiaire (9) étant déterminé en estimant sur la vue le décalage transversal entre le repère visuel (40) relatif à ladite grille de maintien intermédiaire (9) et la droite de référence (37, 39).
8. Procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'on prend au moins une vue de chacune de deux faces latérales perpendiculaires l'une à l'autre de l'assemblage de combustible nucléaire (9), et qu'on détermine les décalages respectifs des grilles de maintien (9) selon deux directions perpendiculaires l'une à l'autre et perpendiculaires à la direction longitudinale.
9. Procédé d'évaluation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'assemblage de combustible nucléaire (1 ) comprend des embouts supérieur et inférieur (5,7), la grandeur relative à la déformation de l'assemblage de combustible nucléaire (1 ) étant la rotation des embouts supérieur et inférieur (5,7) l'un par rapport à l'autre autour de la direction longitudinale.
10. Procédé d'évaluation selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'appareil de prise de vue (15) présente un axe optique formant un angle compris entre 1 ° et 10° par rapport à la verticale au moment de la prise de vue.
11. Procédé d'évaluation selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'appareil de prise de vue (15) et l'assemblage de combustible nucléaire (1 ) au moment de la prise de vue sont écartés l'un de l'autre d'une distance inférieure à 1 mètre dans un plan horizontal.
12. Procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 9 à 11 , caractérisé en ce que les embouts supérieur et inférieur (5,7) présentent des lignes géométriques respectives (43, 47) déterminées normalement parallèles l'une à l'autre lorsque les embouts supérieur et inférieur (5,7) ne présentent pas de rotation l'un par rapport à l'autre autour la direction longitudinale, l'étape d'analyse graphique de la vue comprenant les sous étapes suivantes : - déterminer sur la vue les deux lignes géométriques (43, 47) ;
- déterminer sur la vue l'angle relatif entre les deux lignes géométriques (43, 47).
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'appareil de prise de vue (15) présente un axe optique déterminé, un hublot (19) étant posé à la surface libre (20) et interposé sur l'axe optique de l'appareil de prise de vue (15).
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