FR2979740A1 - Systeme de controle de position d'un assemblage combustible - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de contrôle de la position d'un assemblage combustible et le procédé afférent, ledit système comportant des organes de palpation pour mettre en oeuvre un palpage mécanique de la tête de l'assemblage combustible afin de déterminer une position absolue des assemblages combustible, au moyen de dispositifs mécanique de recopie de position de l'assemblage combustible. De préférence, le système comprend un bras articulé (30) de type SCARA et une perche instrumentée (40) montée en translation sur ledit bras articulé (30), une tête de mesure (50) étant disposée sur la perche instrumentée (40).

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET ART ANTERIEUR La présente invention concerne un système de contrôle de la position d'un assemblage combustible dans la cuve d'un réacteur nucléaire. L'invention concerne également un procédé de contrôle de la position d'un assemblage combustible dans la cuve d'un réacteur nucléaire.

Les réacteurs nucléaires à eau pressurisée sont refroidis par de l'eau sous pression. Ils comportent à l'intérieur d'une cuve, dont la figure 1 est un schéma d'ensemble, un coeur constitué par des assemblages 2 de combustible disposés verticalement dans la cuve 1. La figure 2 est un schéma représentant une vue en coupes partielles d'un assemblage 2 combustible. Ces assemblages 2 de combustible, généralement prismatiques, sont constitués d'un faisceau de crayons 21 de combustible formés d'une gaine remplie de pastilles de combustible empilées. Ces crayons 21 de combustible sont maintenus par des grilles 23 entourant le faisceau de crayons. Une plaque de tête 24 et une plaque de pied 25 coiffent les extrémités respectivement haute et basse du faisceau de crayons 21.

On désigne ainsi habituellement respectivement tête et pied les ensembles constituant les extrémités correspondantes des assemblages combustible. Une grappe de commande 22 coiffe l'assemblage combustible. Cette grappe de commande 22 est constituée par une araignée de commande 27 portants des crayons de commande 26. Ces crayons de commande 26 sont destinés à glisser le long de tubes guides 28 régulièrement réparti à l'intérieur du faisceau de crayons 21 afin de contrôler les réactions de fission par l'absorption des flux de neutrons. Un coeur du réacteur nucléaire est par exemple composé de 157 assemblages combustible comportant chacun 264 crayons contenant le combustible nucléaire, le nombre d'assemblages combustible dépendant de la puissance du réacteur. La cuve est fermée par un couvercle de cuve. Un exemple de disposition de ces assemblages combustible est illustré par la figure 3.

A l'intérieur de la cuve 1 se trouvent une plaque supérieure de coeur 11 (PSC) au-dessus des assemblages combustible 2, ainsi qu'une plaque inférieure de coeur 12 (PIC), sur laquelle reposent les assemblages combustible 2.

Au-dessus de la plaque supérieure de coeur 11 (PSC) sont disposés des équipements internes supérieurs 13 (EIS) comprenant par exemple des tiges guides pour la manutention des grappes de commande. De même, en-dessous de la plaque inférieure de coeur 12 sont disposés des équipements internes inférieurs 14.

Les assemblages combustible 2 sont maintenus en position au moyen de pions de centrage disposés au niveau de la plaque supérieure de coeur et de la plaque inférieure de coeur. Ces pions de centrage coopèrent avec des trous S de centrage disposé de part et d'autre des extrémités d'un assemblage combustible 2, afin de centrer ceux-ci dans la cuve de réacteur. Ces trous S sont arrangés dans la plaque de tête 24 et la plaque de pied 25. Un fluide caloporteur circulant dans la cuve 1 permet le transport de l'énergie générée par la réaction de fission au niveau des crayons. Dans un réacteur à eau pressurisée, ce fluide caloporteur est généralement de l'eau borée. Afin d'assurer une bonne circulation du fluide caloporteur le long des assemblages combustible 2, ceux-ci doivent être maintenus dans la cuve 1 dans des positions parfaitement définies, permettant en outre d'homogénéiser la distribution de chaleur du coeur du réacteur. Les assemblages de combustible doivent être parfois manipulés lors de phase de maintenance. La manipulation intervient généralement lors du remplacement des assemblages combustible, généralement le tiers ou le quart des assemblages. Les assemblages combustible ne contenant plus assez de matière fissile sont retirés de la cuve, les assemblages restants étant alors réorganisés en fonction de leur richesse respective en matière fissile, et de nouveaux assemblages étant introduits.

Ces manipulations imposent l'enlèvement et la dépose de nombreux assemblages combustible, généralement l'ensemble des assemblages d'une cuve. Or le mauvais positionnement d'un assemblage combustible peut entraîner notamment : une mauvaise circulation du fluide caloporteur entre les assemblages combustible, menant à des anomalies thermiques ; une hétérogénéité dans le flux de neutrons, menant à des anomalies de conduite de fission. Une conséquence plus grave du mauvais positionnement d'assemblages combustible se produit lors de la mise en place des éléments supérieurs de la cuve, lorsque les trous S 10 de centrage d'un assemblage combustible mal positionné ne font alors plus face aux pions de centrages de la plaque supérieure de coeur 11 correspondants. Il peut en résulter un enfoncement des pions de centrages dans la plaque de tête de l'assemblage combustible, les assemblages combustible étant alors accrochés à la plaque 15 supérieure de coeur 11. Lors d'un soulèvement ultérieur, ces assemblages combustible 2 accrochés risquent d'être entraînés par la plaque supérieure de coeur 11 et de s'y trouver suspendus, avec le risque de choir ensuite dans la cuve, entraînant la dégradation des assemblages combustible 2 chus et de ceux qu'ils pourraient toucher dans leur chute. 20 Il peut alternativement en résulter un écrasement de l'assemblage combustible 2 mal positionné, provoquant la vrille des crayons 21 le constituant. Dans ces deux exemples, la dégradation des assemblages combustible 2 aurait pour conséquence le relâchement de produits de fission dans le fluide caloporteur de la cuve 1, et potentiellement en dehors de l'enceinte de confinement du réacteur 25 Le mauvais positionnement des assemblages combustible 2 peut être causé par la présence de corps migrants, qui peuvent être des débris résultant de la rupture d'éléments de manipulation, tels que des billes de roulement à billes ou tout autre élément. La rupture d'éléments est susceptible de passer inaperçue. En effet, la cuve 30 d'un réacteur nucléaire est un environnement imposant de fortes contraintes, notamment en termes de radiation, se traduisant par une restriction des moyens de surveillance, un espacement dans le temps des opportunités de contrôle et par un vieillissement prématuré des matériaux. De plus, l'instrumentation y est restreinte pour des raisons d'encombrement. En outre, les assemblages combustible ont typiquement une hauteur d'environ 4 m pour une largeur de 213 mm. Par conséquent, un élément migrant de 3,5 mm de diamètre positionné sous un assemblage combustible à 3 mm du bord de celui-ci, entraînerait un écart de 67 mm de la position de la plaque de tête 24 de l'assemblage combustible par rapport à la normale. Ainsi, même un élément migrant de petite dimension est suffisant pour provoquer de fortes erreurs de positionnement.

De plus, le mauvais positionnement d'un assemblage combustible entraine le décalage d'autres assemblages qui se voient repoussés par l'assemblage combustible. Un exemple est donné par la figure 4, sur laquelle sont représentés les déplacements résultants du mauvais positionnement de l'assemblage 2 situé au milieu. Un tel effet domino peut avoir de graves conséquences puisque les dégradations mentionnées plus haut peuvent alors se produire simultanément sur plusieurs assemblages combustible. Il est par conséquent nécessaire de procéder à la vérification du bon positionnement des assemblages combustible.

On connait des méthodes de vérification à base d'images, fixes ou vidéo, des assemblages combustible dans la cuve de réacteur, au moyen desquelles sont mesurés différentes grandeurs telles que les écarts entre deux assemblages ou encore la longueur d'un alignement de plusieurs assemblages combustible à partir de laquelle un écartement moyen entre assemblages combustible est estimé. Cependant, le milieu dans lequel s'effectuent ces prises d'images comporte de fortes contraintes environnementales. Notamment, le fort niveau de radiation interdit l'emploi d'électronique de précision à proximité des assemblages combustible, empêchant l'utilisation de capteurs d'images suffisamment précis. De plus, le fluide caloporteur, en général de l'eau borée qui baigne les assemblages combustible dans la cuve, est sujet à de forts courants de circulation et de convection.

Ces forts courants détériorent la précision des images du fait des remous qu'ils provoquent et de l'hétérogénéité des indices de réfraction du fluide caloporteur d'un courant à l'autre, notamment en raison des températures différentes de ces courants.

Les turbulences causées par ces courants sont d'autant plus fortes que le mauvais positionnement d'un assemblage est susceptible de modifier les flux de circulation du fluide caloporteur. En outre, de telles méthodes ne permettent que la détermination d'une position relative des assemblages combustible, c'est-à-dire les uns par rapport aux autres. Or la position relative n'est pas suffisamment précise eu égard à la nécessité d'un positionnement absolu par rapport notamment aux éléments de l'ensemble des internes supérieurs disposés sur la plaque supérieure de coeur qui sont destinés à s'insérer à des emplacements précis par rapport à une position théorique des assemblages combustible.

Par conséquent, ces méthodes ne donnent pas entièrement satisfaction. Un objectif de l'invention est donc de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus. PRESENTATION GENERALE DE L'INVENTION Un but de l'invention est de proposer selon un premier aspect un système de contrôle de la position d'un assemblage combustible dans la cuve d'un réacteur nucléaire caractérisé en ce qu'il comporte des organes de palpation pour mettre en oeuvre un palpage mécanique de la tête d'un assemblage combustible afin de déterminer une position absolue dudit assemblage combustible. De préférence, les organes de palpation sont des pions de détermination adaptés pour coopérer avec des trous de centrage de la tête de l'assemblage combustible.

Plus précisément, l'invention propose selon un premier aspect un système comportant des dispositifs mécaniques de recopie de position de l'assemblage combustible. De préférence, le système comprend un bras articulé de type SCARA et une perche instrumentée montée en translation sur ledit bras articulé, une tête de mesure étant disposée sur la perche instrumentée. Le système peut comprendre en outre un mât d'extension se fixant sur la perche 5 instrumentée, ledit mât d'extension étant muni de capteurs d'images et de moyens de manipulation et/ou d'aspiration. De préférence, la perche instrumentée comporte en outre un élément de flottaison et la tête de mesure comporte des capteurs d'images. 10 Selon un second aspect, l'invention propose également un procédé de contrôle de position d'un assemblage combustible dans la cuve d'un réacteur nucléaire caractérisé en ce que une position absolue de l'assemblage combustible est déterminée par une palpation mécanique de la tête de l'assemblage combustible au moyen d'organes de 15 palpation d'un système de contrôle de la position d'un assemblage combustible dans la cuve d'un coeur de réacteur nucléaire. Plus précisément, le procédé selon le second aspect de l'invention comporte les étapes selon lesquelles : 20 - on positionne une perche instrumentée montée sur bras articulé de type SCARA en regard d'une position théorique d'un assemblage combustible, - on descend ladite perche instrumentée jusqu'à ce que des organes de palpation arrangés sur une tête de mesure de ladite perche instrumentée coopèrent avec ledit assemblage combustible, 25 on détermine la position absolue dudit assemblage combustible par la position du bras articulé et un déplacement des organes de palpation induit par leur coopération avec ledit assemblage combustible. PRESENTATION DES FIGURES 30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative. Cette description doit être lue sur la base des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 présente un schéma d'ensemble d'une cuve de réacteur nucléaire, - la figure 2 est un schéma représentant une vue en coupes partielles d'un assemblage combustible, la figure 3 est un schéma représentant une vue de dessus d'une cuve de réacteur contenant des assemblages combustible, la figure 4 est une vue de dessus d'assemblages combustible illustrant le décalage d'assemblages combustible, - les figures 5 et 6 sont des figures d'ensemble d'un système selon le premier aspect de l'invention mettant en oeuvre le procédé selon le second aspect de l'invention, - les figures 7 à 10 sont des vues rapprochées de l'approche et de la palpation d'un assemblage combustible par le système selon le premier aspect de l'invention, - la figure 11 est une vue en coupe d'une perche instrumentée du système selon l'invention, - les figures 12 et 13 représentent le système selon le premier aspect de l'invention muni d'un mât d'extension dans une position respectivement basse et haute de celui-ci, la figure 14 est un schéma illustrant les étapes du procédé selon le second aspect de l'invention. DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE REALISATION ET DE MISE EN OEUVRE Les figures5 et 6 sont des figures d'ensemble d'un système selon le premier aspect de l'invention mettant en oeuvre le procédé selon le second aspect de l'invention et les figures 7 à 8 sont des vues rapprochées de la palpation d'un assemblage combustible par le système selon le premier aspect de l'invention. La description qui suit sera notamment faite en référence à ces figures. Le système selon l'invention est un système de contrôle de la position d'un assemblage combustible 2 dans la cuve 1 du coeur d'un réacteur nucléaire. Les assemblages combustibles 2 sont immergés dans de l'eau borée dans la cuve 1 du coeur d'un réacteur nucléaire. Ils sont agencés selon un maillage de positionnement permettant de bonnes conditions d'exploitation et de sécurité. Tout écart d'un assemblage combustible 2 par rapport à ce maillage doit pouvoir être détecté de façon précise. A cette fin, le système comporte des organes de palpation pour mettre en oeuvre un palpage mécanique de la tête des assemblages combustible 2 afin de déterminer une position absolue des assemblages combustible 2. Ces organes de palpation seront détaillés par la suite. Le système comprend un bras articulé 30 de type SCARA et une perche instrumentée 40 montée en translation sur ledit bras articulé, une tête de mesure 50 étant disposée sur la perche instrumentée 40. 15 Un bras SCARA, acronyme de l'anglais Selective-Compliance-Assembly-Robot-Arm pour bras robotisé articulé à compliance sélective. Il s'agit d'un bras articulé dans un plan X-Y mais rigide dans une direction Z orthogonale à ce plan. L'utilisation d'un bras SCARA améliore la rapidité et la précision du positionnement. 20 Le second aspect de l'invention concerne un procédé de détermination de position d'un assemblage combustible 2 dans la cuve 1 d'un réacteur nucléaire, selon lequel une position absolue de l'assemblage combustible 2 est déterminée par une palpation mécanique de l'assemblage combustible 2 au moyen d'organes de palpation du système selon le premier aspect. La figure 14 est un schéma illustrant les étapes dudit procédé. 25 On positionne (étape SO) la perche instrumentée 40 montée sur le bras articulé 30 de type SCARA en regard d'une position théorique d'un assemblage combustible 2. Cette étape est notamment illustrée par la figure 5, sur laquelle la perche instrumentée 40 est en position haute afin de permettre un déplacement du système minimisant les risques 30 de collision. Le bras articulé 30 comporte deux éléments de longueur, un premier élément de longueur 31 et un second élément de longueur 32 reliés par une articulation 33 sur 10 roulements à rouleaux coniques montés en précontrainte. Cette articulation 33 permet à la fois une rotation telle que le second élément de longueur 32 peut être placé le long du premier élément de longueur 31, de chaque côté de celui-ci. De préférence, il s'agit d'une articulation sur roulements à rouleaux coniques montés en précontraintes et motorisée par un servomoteur équipé d'un réducteur à jeu négatif. Le système comporte des moyens d'arrimage à une partie fixe associée à la cuve 1, et des moyens de détermination d'un repère associé à la cuve 1.

Le bras articulé 30 comporte des moyens d'arrimage par un serrage pneumatique à la colonne 70 de guidage placée en périphérie de la cuve 1 de réacteur. Le bras articulé 30 comporte en outre des moyens d'indexage assurant le positionnement angulaire du système de serrage pneumatique sur ladite colonne 70 de guidage. Ces moyens d'indexage permettent d'empêcher la rotation de la base du bras articulé 30 autour de l'axe de la colonne 70 de guidage. Ces moyens d'indexage sont, par exemple, des butées munies de patins de protection venant prendre appui, soit sur les rebords (intérieur ou extérieur) du haut de la cuve 1 de réacteur, soit dans un taraudage adjacent au taraudage de la colonne 70 de guidage, lesdits moyens d'indexage assurant le positionnement angulaire du système de serrage pneumatique sur ladite colonne 70.

L'articulation du bras SCARA 30 autour de l'axe de la colonne de guidage 70 est munie de roulements à rouleaux coniques montés en précontrainte et motorisée par un servomoteur équipé d'un réducteur à jeu négatif.

Ainsi, de préférence, les deux éléments de longueur 31, 32 du bras articulé 30 comportent chacun à leur extrémité une articulation sur roulements à rouleaux coniques montés en précontrainte motorisée par un servomoteur à jeu négatif. La structure du bras articulé SCARA 30 prend de préférence la forme d'une structure en 30 caisson creux de grandes dimensions. Les grandes dimensions transversales du bras articulé 30 permettent notamment de rigidifier le maintien de la perche instrumentée 40 sur le bras articulé 30, ainsi que le maintien du bras articulé 30 sur la colonne de guidage 70. De préférence, la structure comporte des ajourages pour laisser passer le flux de fluide caloporteur pour diminuer la surface portante face audit flux. Une structure creuse permet d'alléger le poids (en immersion dans l'eau borée) du bras articulé SCARA 30 et de faire passer le câblage à l'intérieur. De préférence, les câbles électriques de liaison sont noyés dans la structure, et un seul câble de liaison électropneumatique relie le système bridé sur la colonne de guidage 70 à un poste de contrôle/commande distant.

Les matériaux de structure, tant du bras articulé que de l'ensemble du système selon l'invention, sont choisis parmi les Produits et Matériaux Utilisables en Centrale (couramment désignés par l'acronyme PMUC) et résistants aux radiations d'un coeur de réacteur nucléaire - chargé ou déchargé.

Le bras articulé 30 est choisi pour avoir des dimensions longitudinales suffisantes pour pouvoir balayer la surface de la cuve 1 dans le plan d'évolution du bras articulé 30 de type SCARA, de sorte que le système selon l'invention puisse atteindre chacun des assemblages combustible sans nécessiter le déplacement de l'arrimage du bras articulé 30.

Les couples de motorisation du bras SCARA 40 sont contrôlés afin de réduire les conséquences d'une collision. En outre, des capteurs de proximité peuvent être prévus pour ajouter une redondance de sécurité au positionnement logiciel pour les anticollisions.

Une fois le bras SCARA 30 positionné, on descend (étapes S2 et S4) ladite perche instrumentée 40 jusqu'à ce que des organes de palpation 51 arrangés sur une tête de mesure 50 de ladite perche instrumentée 40 coopèrent (étape S5) avec ledit assemblage combustible 2. Cette étape est notamment illustrée par la figure 6 qui montre la perche instrumentée 40 en train d'être descendue en regard de l'assemblage combustible 2 dont on cherche à déterminer la position absolue.

La perche instrumentée 40 est constituée d'un tube alvéolé et présente un diamètre inférieur ou égal au pas des assemblages combustible (215 mm par exemple), c'est-à-dire à l'entraxe des assemblages combustible pour optimiser son encombrement dans l'espace interne de la cuve 1 du réacteur et minimiser sa surface portante face au flux d'eau. La structure en tube alvéolé permet d'allier résistance et légèreté, tout en autorisant le passage de câblage et d'instrumentation à l'intérieur dudit tube. De préférence, la perche instrumentée 40 est montée en translation sur le bras articulé 30 au moyen d'une crémaillère surdimensionnée entraînée par un servomoteur équipé d'un réducteur à jeu négatif. Elle est également guidée par des galets en précontrainte. La perche instrumentée 40 peut tourner de 360° autour de son axe. Cet axe de rotation est monté sur des roulements à rouleaux coniques en précontrainte et motorisé par un servomoteur équipé d'un réducteur à jeu négatif.

La perche instrumentée 40 comporte également un élément de flottaison 60. L'élément de flottaison permet un équilibrage et un réglage de la flottabilité du système afin de faciliter sa mise en place sur la colonne de guidage. De préférence, l'élément de flottaison est arrangé en partie haute de la perche instrumentée.

Dans le mode de réalisation illustré, l'élément de flottaison est une bouée dont la flottabilité est suffisante pour assurer la flottaison de la perche instrumentée dans le fluide caloporteur de la cuve. De la sorte, une remontée rapide de la perche 40 peut être assurée en mode dégradé ou en cas de casse, évitant un dépôt de la perche 40 au fond de la cuve 1. Alternativement, l'élément de flottaison peut être à dimension variable, tel qu'un ballon dont le gonflage et/ou le dégonflage sont pilotables à distance afin de régler la flottabilité de la perche dans le fluide caloporteur de la cuve. Ce gonflage peut par exemple être assuré par une bonbonne de gaz sous pression, ou par une amenée de gaz de gonflage, avec une vanne d'admission et une vanne d'échappement commandées pour contrôler le gonflage du ballon. La flottabilité du système peut alors être choisie pour le faire remonter à la surface, le faire flotter entre deux eaux pour faciliter sa mise en place, ou bien le faire couler pour en assurer la mise en place. Les figures 8 et 9 sont des vues rapprochées illustrant l'approche des organes de palpation de l'assemblage combustible 2, tandis que les figures 10 et 11 sont des vues rapprochées illustrant la palpation d'un assemblage combustible par le système selon le premier aspect de l'invention. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 8, les organes de palpation sont des 10 pions 51 de détermination adaptés pour coopérer avec des trous S de centrage des assemblages combustible 2. Cependant, les organes de palpation pourraient prendre d'autres formes, dans la mesure où celle-ci leur permettrait d'effectuer une palpation de l'assemblage combustible par la 15 coopération desdits organes de palpation avec l'assemblage combustible. Par exemple, il pourrait s'agir de brides entourant partiellement la tête de l'assemblage combustible ou bien encore un évidement, tel que l'évidement 56 coopérant avec la grappe de commande 22 disposée sur la tête de l'assemblage combustible. 20 De préférence, au moins un pion 51 de centrage comporte au moins un ressort 52 de centrage destiné à coopérer avec des parois de trous S de centrage d'assemblage combustible 2. Le ressort de centrage 52 peut par exemple prendre la forme d'un réseau de lames flexibles régulièrement réparties autour dudit pion 51 ou de toute autre forme résiliente. Le ressort 52 de centrage permet de s'assurer que le pion 51 de centrage, une 25 fois inséré dans le trou S de centrage, est centré dans le trou S de centrage. La résilience du ressort 52 élimine le risque de coincement du pion 51 de centrage dans le trou S. Ainsi qu'illustré sur la figure 9, la tête de mesure 50 comporte des capteurs d'images 55. Ces capteurs d'images peuvent être des caméras durcies à circuit à injection de charge 30 ou des caméras à tube durci. En outre, un évidement 56 peut être prévu au niveau de la tête de mesure 50 pour loger la grappe de commande 22 de l'assemblage combustible 2, afin que celle-ci ne gêne pas la palpation.

Ces capteurs d'images peuvent être utilisés pour relever un identifiant d'assemblage de combustible 2, disposé sur celui-ci. De préférence, des capteurs d'images 51 et des organes de palpation, c'est-à-dire des 5 pions 51, sont alternativement arrangés sur la tête de mesure 50 aux sommets d'un polygone invariant par rotation d'angle O. En outre, le système selon l'invention comprend des organes de motorisation pour effectuer une rotation de la perche instrumentée 40 de l'angle O. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 9, le polygone est un carré et l'angle 0 est égal à 90°. Ainsi des capteurs d'images 55 et des 10 organes de palpation 51 sont alternativement arrangés sur la tête de mesure 50 aux sommets d'un carré. Plus généralement, au moins un angle entre d'une part une première droite passant par un organe de palpation 51 et un centre de rotation de la tête de mesure 50 et d'autre part 15 une seconde droite passant par un capteur d'images 55 et le centre de rotation de la tête de mesure 50 est égal à l'angle O. Ainsi, la perche instrumentée 40 peut être pivotée dudit angle 0 afin que l'organe de palpation 51 se retrouve dans la position auparavant occupée par le capteur d'images 55. 20 Ainsi le procédé selon l'invention comporte de préférence les étapes selon lesquelles, durant une première partie de la descente de la perche instrumentée 40, les capteurs d'images 55 sont en regard des trous S de centrage de l'assemblage combustible 2, puis 25 la perche instrumentée 40 est pivotée de sorte que les organes de palpation 51 sont en regard des trous S de centrage de l'assemblage combustible 2 durant une seconde partie de la descente. De la sorte, durant la première partie de la descente, on vérifie alors : 30 - la propreté et l'intégrité de trous de centrage des assemblages combustible, - l'alignement de la tête de mesure avec l'assemblage combustible.

Lorsque les pions 51 de centrage arrivent au niveau des assemblages combustible 2, les pions 51 pénètrent dans les trous S de centrage des assemblages combustible 2. Les pions de centrages coopèrent alors, directement ou au moyen des ressorts 52 de centrage s'ils en sont pourvus, avec les trous S de centrage. La coopération de ces organes de palpation avec les assemblages combustible 2 est notamment illustrée par les figures 9 et 10. La tête de mesure 50 est disposée sur la perche instrumentée 40 au moyen d'une liaison compliante 59. Cette liaison compliante 59 est réalisée par un dispositif élastique apte à subir un décalage dans un plan perpendiculaire à l'axe de la perche instrumentée 40, de sorte que la liaison compliante 59 autorise un débattement limité de la tête de mesure 50 par rapport à la perche instrumentée 40 avec retour à l'alignement initial, dans l'axe de la perche instrumentée 40, lorsque l'opération de palpation est terminée.

Un décalage de l'axe longitudinal des trous S par rapport à l'alignement de la perche instrumentée 40, et par conséquent par rapport à la position du bras mécanique 30, entraîne le déplacement de la tête de mesure 50. Ce déplacement est rendu possible par la liaison compliante 59 Ainsi, le décalage de la tête de mesure 50 par rapport à la perche instrumentée 40 est représentatif de la position de l'assemblage combustible 2 par rapport au bras mécanique. La figure 11 illustre en coupe partielle l'intérieur de la perche instrumentée 40. A l'intérieur de ladite perche instrumentée 40, une tige amplificatrice 41 reliant la tête de mesure à un système de mesure est montée en liaison pivot 44 sur ladite tige amplificatrice 41 selon un axe transversal perpendiculaire à l'axe longitudinal de ladite tige 41. La tige amplificatrice 41 peut également être montée au moyen d'une liaison rotule à doigt. La tige 41 peut donc pivoter autour de cette liaison. Une autre position de la tige 41 et de la tête de mesure 50 est illustrée par des pointillés sur la figure 11, dans laquelle la tête de mesure 50 est déplacée latéralement vers la droite de la figure, avec la tige 41 recopiant la position de la tête de mesure 50. De préférence, le pivot 44 est situé à une fraction (3 de la longueur de la tige 41, à partir de l'extrémité 42 liée à la tête de mesure 50, de sorte qu'un déplacement de ladite extrémité 42 soit amplifiée d'un facteur a = (1/ (3 -1) au niveau de l'extrémité opposée de la tige 41, où le déplacement sera mesuré par un dispositif de mesure 43. Par exemple, si le pivot 44 de se trouve à p =1/6 de la longueur de la tige 41, alors le déplacement de la tête de mesure 50 sera amplifiée cinq fois. La configuration des points de fixation et de pivotement de la tige amplificatrice 41 permet de transmettre au dispositif de mesure 50 les déplacements latéraux et rotatifs de la tête de mesure sur un plan perpendiculaire à l'axe de la perche instrumentée 40 dans les limites établies par le dispositif de compliance élastique 59.

L'amplification du déplacement de la tête de mesure 50 permet d'améliorer la précision de la mesure. En outre, la tige amplificatrice 41 permet d'éloigner le dispositif de mesure de la tête de mesure. Ainsi, le dispositif de mesure 43 peut être disposé dans la perche instrumentée 40 à une distance supérieure à 1 m de la tête de mesure 50, afin d'atténuer le rayonnement par un matelas d'eau borée. Pour protéger l'électronique de mesure, le dispositif de mesure 43 est préférentiellement éloigné de 1,5 m de la tête de mesure 50. Dans un mode de réalisation préféré, la liaison compliante 59 est blocable, et le bras articulé 30 et la perche instrumentée 40 sont adaptés pour pouvoir transmettre une force de repositionnement d'un assemblage combustible 2. De plus, la tête de mesure est équipée de moyens de préhension, par exemple une pince-grappin, capable de saisir la tête de l'assemblage combustible. Il est alors possible d'exercer une force de repositionnement sur un assemblage combustible 2 mal positionné en utilisant le déplacement du bras SCARA 30. Dans ce mode de fonctionnement le réglage à distance de la flottabilité du ballon situé en haut de la perche instrumentée 40 permet de compenser, voire annuler, le poids en immersion de l'assemblage combustible, accroché à la pince-grappin, afin de faciliter son repositionnement. La liaison compliante 59 est alors blocable, le procédé comporte au moins une étape de 30 recalage ou de repositionnement de l'assemblage combustible comprenant : - le blocage de la liaison compliante 59, - la préhension de la tête de l'assemblage combustible 2, - le recalage de l'assemblage combustible 2 par déplacements du bras articulé 30 de type SCARA. Lorsque la perche instrumentée 40 comporte un élément de flottaison 60 à dimension variable dont le gonflage et/ou le dégonflage sont pilotables à distance, ledit procédé comporte au moins une étape durant laquelle le pilotage de l'élément de flottaison 60 permet de compenser le poids de l'assemblage combustible 2 afin de faciliter son recalage.

Enfin, on détermine (étape S6) la position absolue dudit assemblage combustible 2 par la position du bras articulé 30 et un déplacement des organes de palpation 51 induit par leur coopération avec ledit assemblage combustible 2. Le système selon l'invention comporte donc des moyens mécaniques de recopie mécanique de la position de l'assemblage combustible 2, qui, associés à la connaissance de la position des éléments mécaniques qui les portent, c'est-à-dire la perche instrumentée 40 et le bras articulé 30, permettent de déterminer la position absolue dudit assemblage combustible 2 par rapport à la cuve. Les dispositifs mécaniques de recopie mécanique de position de l'assemblage combustible 2 prennent ici la forme de la tige 41 amplificatrice. De préférence, le bras articulé 30 est monté en rotation sur une colonne 70 de positionnement en périphérie de la cuve 1 de réacteur et ledit procédé comprend en outre une étape préalable (étape S1) d'initialisation de position absolue dans laquelle on relève deux positions de référence pour définir un référentiel polaire dans lequel ladite position absolue de l'assemblage combustible est déterminée. De préférence, la position absolue dudit assemblage combustible 2 est déterminée par rapport à un maillage de positionnement d'assemblages combustible 2 dans un repère associé à la cuve 1, afin de contrôler la position dudit assemblage combustible dans ledit maillage.

En outre, la détermination de la position absolue prend préférentiellement en compte le déplacement en translation de la perche instrumentée 40 par rapport au bras articulé 30 sur laquelle ladite perche instrumentée 40 est montée en translation.

Le système selon l'invention peut également comprendre, ou être relié lors de son utilisation, à un organe de commande pour commander ledit système. Habituellement, ce système de commande prend la forme d'un ordinateur muni d'un logiciel de commande du système, associé à des connections pour envoyer des commandes et recevoir des données de mesure.

Un dispositif de calcul, qui peut être l'organe de commande ou un dispositif dédié séparé peut être utilisé pour traiter les données représentatives des positionnements des divers éléments, ainsi que des données issues de la palpation des assemblages combustibles, afin de déterminé la position absolue de l'assemblage combustible. De préférence, ledit dispositif de calcul comporte une mémoire contenant un maillage de positionnement d'assemblages combustible dans un repère associé à la cuve, afin de contrôler la position dudit assemblage combustible dans ledit maillage en reportant la position absolue de l'assemblage combustible ainsi déterminée en tant que donnée de localisation dudit assemblage dans ledit maillage.

Un mode de réalisation intéressant consiste à équiper la perche instrumentée 40 d'un système de changement automatique sous eau de tête de mesure 50, par exemple au niveau d'une section de la perche instrumentée 40, avec une connectique étanche raccordable automatiquement sous eau. Un magasin de tête de mesures 50, arrangé sur une partie fixe telle que la colonne de guidage 70, permet de changer la tête de mesure 50 à distance sans retrait du système et sans l'intervention d'opérateurs sur une passerelle à l'aplomb de la cuve 1. De préférence, le système selon l'invention comprend en outre un mât d'extension se fixant sur la perche instrumentée 40, ledit mât d'extension étant muni de capteurs d'images et de moyens de manipulation et/ou d'aspiration.

Les figures 12 et 13 représentent le système selon l'invention muni d'un mât d'extension 80 dans une position respectivement basse et haute de celui-ci. Le mât d'extension se fixe sur la perche 40 et en suit les déplacements.

Ce mât d'extension 80 comporte une perche 81 dont la structure est sensiblement similaire à celle de la perche instrumentée 40, auquel elle se fixe par clipsage, serrage mécanique ou tout autre dispositif d'accrochage 82. Un support 88 placé à une extrémité du mât d'extension 80 et est destiné à reposer vers l'élément de flottaison 60.

Le support 88 peut coopérer avec une extrémité 61 de la perche instrumentée 40 laissée libre par l'élément de flottaison 60 afin d'assurer une connexion étanche entre des câblages respectifs courant dans la perche instrumentée 40 et dans le mât d'extension 80. Le mât d'extension 80 est en effet muni de capteurs d'images et de moyens de manipulation et/ou d'aspiration. Les capteurs d'images du mât d'extension sont de préférence situés sur plusieurs côtés de celui-ci afin de permettre d'effectuer des opérations de contrôle non seulement de la plaque inférieure de coeur, mais également des parois de cuve et du fond de la cuve. Les moyens de manipulation/aspiration peuvent prendre la forme d'une pompe aspirante et sont principalement destinés au retrait d'éventuels corps migrants dans le cadre d'opérations de nettoyage. Le système selon l'invention et le procédé qu'il permet de mettre en oeuvre apportent de nombreux avantages. La précision de la mesure est due à une chaîne de cotes mécaniques et non à un calcul moyenné issu d'une mesure vidéo des jeux entre assemblages combustible. Le système apporte la possibilité de contrôler la position de chaque tête d'assemblage combustible 2, dans le plan horizontal mais aussi verticalement, permettant ainsi de déceler une hauteur anormale.

Le système apporte la possibilité de contrôler la position de chaque assemblage combustible lors des opérations de rechargement des assemblages combustible. Le dispositif étant indépendant de la machine de chargement, il peut effectuer ses mesures sur un assemblage combustible venant d'être posé, en temps masqué, pendant que la machine de chargement va chercher l'assemblage combustible suivant. La connaissance de la position absolue des assemblages combustible permet d'établir 5 une cartographie du coeur du réacteur, et la vérification de chaque numéro d'assemblage combustible permet d'incorporer ces numéros à la cartographie.

Claims (34)

1. REVENDICATIONS1. Système de contrôle de la position d'un assemblage combustible (2) dans la cuve (1) d'un réacteur nucléaire caractérisé en ce qu'il comporte des organes de palpation pour mettre en oeuvre un palpage mécanique de la tête d'un assemblage combustible (2) afin de déterminer une position absolue dudit assemblage combustible (2).
2. 2. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte des dispositifs mécaniques de recopie de position de l'assemblage combustible (2).
3. 3. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les organes de palpation sont des pions de détermination (51) adaptés pour coopérer avec des trous (S) de centrage de la tête de l'assemblage combustible (2).
4. 4. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un bras articulé (30) de type SCARA et une perche instrumentée (40) montée en translation sur ledit bras articulé (30), une tête de mesure (50) étant disposée sur la perche instrumentée (40).
5. 5. Système selon la revendication précédente, dans lequel la tête de mesure (50) est disposée sur la perche instrumentée (40) au moyen d'une liaison compliante (59), et en ce qu'à l'intérieur de ladite perche, une tige (41) amplificatrice reliant la tête de mesure (50) à un système de mesure est montée en liaison pivot sur ladite tige (41) selon un axe transversal perpendiculaire à l'axe longitudinal de ladite tige (41).
6. 6. Système selon la revendication précédente, dans lequel la liaison compliante (59) est blocable, la tête de mesure (50) est équipée d'un moyen de préhension de la tête de l'assemblage combustible (2), et le bras articulé (30) et la perche instrumentée (40) sont adaptés pour pouvoir transmettre une force de repositionnement d'un assemblage combustible (2).
7. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un mât (80) d'extension se fixant sur la perche instrumentée (40), ledit mât (80) d'extension étant muni de capteurs d'images (55) et de moyens de manipulation et/ou d'aspiration.
8. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel la perche instrumentée (40) comporte en outre un élément de flottaison.
9. 9. Système selon l'une quelconques des revendications 4 à 8, dans lequel la tête de 10 mesure (50) comporte des capteurs d'images (55).
10. 10. Système selon la revendication précédente, dans lequel les capteurs d'images (55) sont des caméras durcies à circuit à injection de charge ou des caméras à tube durci. 15
11. 11. Système selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, dans lequel des capteurs d'images (55) et des organes de palpation sont alternativement arrangés sur la tête de mesure (50) aux sommets d'un carré.
12. 12. Système selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il 20 comprend des organes de motorisation pour effectuer une rotation de la perche instrumentée (40) d'un angle O.
13. 13. Système selon la revendication précédente, dans lequel l'angle entre d'une part une première droite passant par au moins un capteur d'images (55) et un centre de rotation 25 de la tête de mesure (50) et d'autre part une seconde droite passant par un organe de palpation 51 et le centre de rotation de la tête de mesure (50) est égal à O.
14. 14. Système selon la revendication 8, dans lequel l'élément de flottaison (60) est une bouée dont la flottabilité est suffisante pour assurer la flottaison de la perche 30 instrumentée (40) dans le fluide caloporteur de la cuve (1).
15. 15. Système selon la revendication 8, dans lequel l'élément de flottaison (60) est un ballon dont le gonflage et/ou le dégonflage sont pilotables à distance afin de commander la flottabilité de la perche dans le fluide caloporteur de la cuve (1).
16. 16. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 15, dans lequel la perche instrumentée (40) est constituée d'un tube alvéolé.
17. 17. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 15, dans lequel la perche instrumentée (40) présente un diamètre inférieur ou égal à l'entraxe des assemblages 10 combustible.
18. 18. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 17, dans lequel le système de mesure est situé dans la perche instrumentée (40) à une distance supérieure à 1 m de la tête de mesure (50). 15
19. 19. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 18, dans lequel la perche instrumentée (40) est montée en translation sur le bras articulé (30) au moyen d'une crémaillère surdimensionnée entraînée par un moteur équipé d'un réducteur à jeu négatif. 20
20. 20. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 19, dans lequel le bras articulé (30) comporte deux éléments de longueur (31, 32) reliés par une articulation (33) sur roulements à rouleaux coniques montés en précontrainte motorisée par un servomoteur équipé d'un réducteur à jeu négatif. 25
21. 21. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 20, dans lequel les deux éléments de longueur (31, 32) du bras articulé (30) comportent chacun à leur extrémité une articulation sur roulements à rouleaux coniques montés en précontrainte motorisée par un servomoteur équipé d'un réducteur à jeu négatif. 30
22. 22. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'arrimage par un serrage pneumatique à une colonne (70) de guidage placée en périphérie de la cuve (1) de réacteur.
23. 23. Système selon la revendication précédente, comprenant en outre des moyens d'indexage sur le bord de la cuve (1) ou sur des taraudages adjacents à la colonne de guidage (70), lesdits moyens d'indexage assurant le positionnement angulaire du système de serrage pneumatique sur ladite colonne (70).
24. 24. Système selon la revendication 3, comprenant au moins un pion de détermination (51) comportant au moins un ressort de centrage destiné à coopérer avec des parois de trous (S) de centrage d'assemblage combustible (2).
25. 25. Procédé de contrôle de la position d'un assemblage combustible (2) dans la cuve (1) d'un réacteur nucléaire caractérisé en ce que une position absolue de l'assemblage combustible (2) est déterminée par une palpation mécanique de l'assemblage combustible (2) au moyen d'organes de palpation d'un système de contrôle de la position d'un assemblage combustible (2) dans la cuve (1) d'un réacteur nucléaire.
26. 26. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes selon lesquelles : on positionne (SO) une perche instrumentée (40) montée sur bras articulé (30) de type SCARA en regard d'une position théorique d'un assemblage combustible (2), on descend (51, S4) ladite perche instrumentée (40) jusqu'à ce que des organes de palpation arrangés sur une tête de mesure (50) de ladite perche instrumentée (40) coopèrent (S5) avec ledit assemblage combustible (2), on détermine (S6) la position absolue dudit assemblage combustible (2) par la position du bras articulé (30) et un déplacement des organes de palpation induit par leur coopération avec ledit assemblage combustible (2).
27. 27. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le bras articulé (30) est monté en rotation sur une colonne de positionnement en périphérie de la cuve (1) de réacteur, ledit procédé comprenant en outre une étape (51) d'initialisation de position absolue dans laquelle on relève deux positions de référence pour définir un référentiel polaire dans lequel ladite position absolue de l'assemblage combustible (2) est déterminée.
28. 28. Procédé selon l'une des revendications 26 à 27, dans lequel la position absolue dudit assemblage combustible (2) est déterminée par rapport à un maillage de positionnement d'assemblages combustible (2) dans un repère associé à la cuve (1), afin de contrôler la position dudit assemblage combustible dans ledit maillage.
29. 29. Procédé selon l'une des revendications 26 à 28, dans lequel la détermination (S6) de la position absolue prend en compte le déplacement en translation de la perche instrumentée (40) par rapport au bras articulé (30) sur laquelle ladite perche instrumentée (40) est montée en translation.
30. 30. Procédé selon l'une des revendications 26 à 29, dans lequel la tête de mesure (50) comporte des capteurs d'images (55), ledit procédé comportant en outre au moins une étape selon laquelle, au moyen de capteurs d'images (55), on relève un identifiant d'assemblage combustible disposé sur celui-ci.
31. 31. Procédé selon l'une quelconque des revendications 26 à 30, dans lequel la tête de mesure (50) comporte des capteurs d'images (55) et, durant une première partie de la descente de la perche instrumentée (40), les capteurs d'images (55) sont en regard des trous (S) de centrage de l'assemblage combustible (2), puis la perche instrumentée (40) est pivotée de sorte que les organes de palpation sont en regard des trous (S) de centrage de l'assemblage combustible (2) durant une seconde partie de la descente.
32. 32. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel durant la première partie de la descente, on vérifie : - la propreté et l'intégrité de trous (S) de centrage des assemblages combustible, - l'alignement de la tête de mesure (50) avec l'assemblage combustible (2).
33. 33. Procédé selon l'une quelconque des revendications 25 à 32, dans lequel une liaison compliante (59) est blocable, la tête de mesure (50) comporte un moyen de préhensionde la tête de l'assemblage combustible (2) et, ledit procédé comporte au moins une étape comprenant : - le blocage de la liaison compliante (59), - la préhension de la tête de l'assemblage combustible (2), - le recalage de l'assemblage combustible (2) par déplacements du bras articulé (30) de type SCARA.
34. 34. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la perche instrumentée (40) comporte un élément de flottaison (60) à dimension variable dont le gonflage et/ou le dégonflage sont pilotables à distance, ledit procédé comportant au moins une étape durant laquelle le pilotage de l'élément de flottaison (60) permet de compenser le poids de l'assemblage combustible (2) afin de faciliter son recalage.