LU84371A1

LU84371A1 - METHOD AND DEVICE FOR REMOVING A SEALABLE CLOSURE OF A CONTAINER FOR IRRADIATED FUEL

Info

Publication number: LU84371A1
Application number: LU84371A
Authority: LU
Original assignee: Commissariat Energie Atomique; Novatome
Priority date: 1982-09-09
Filing date: 1982-09-09
Publication date: 1983-04-13

Description

"Procédé et dispositif de fermeture étanche amovible d'un conteneur ->our combustible irradié""Method and device for the removable leaktight closure of a container -> for irradiated fuel"

La présente invention est relative à un procédé et un dispositif de fermeture étanche amovible pour conteneurs destinés au transport des combustibles nucléaires qui sont à la fois source de radiations et source de chaleur.The present invention relates to a method and a removable sealing device for containers intended for the transport of nuclear fuels which are both a source of radiation and a source of heat.

5 La rupture du gainage renfermant le combustible nucléaire peut pro voquer une surpression à 1*intérieur du· conteneur. Le dispositif de fermeture doit pouvoir résister à cette surpression.5 Failure of the cladding containing nuclear fuel may cause overpressure inside the container. The closing device must be able to withstand this overpressure.

Il existe de nombreux dispositifs de fermeture étanche amovible pour ~ conteneurs comprenant une partie formant ouverture du conteneur et un bou- 10 chon venant s’adapter sur cette ouverture. L’étanchéité est réalisée au moyen d’un joint pressé entre le bouchon et l’ouverture. L’effort de compression du joint est souvent obtenu par un déplacement relatif de différentes pièces constituant le dispositif et qui coopèrent par l'intermédiaire de rampes usinées, de systèmes à vis, etc... .There are many removable sealing devices for ~ containers comprising an opening portion of the container and a plug fitting onto this opening. Sealing is achieved by means of a pressed joint between the plug and the opening. The compression force of the joint is often obtained by a relative displacement of different parts constituting the device and which cooperate by means of machined ramps, screw systems, etc.

15 Lorsque l’on veut obtenir des étanchéités très grandes on est amené à concevoir des bouchons capables d’exercer lors de la fermeture des efforts de compression sur le joint d'étanchéité relativement grands.15 When one wants to obtain very large seals, it is necessary to design plugs capable of exerting when closing the compressive forces on the relatively large seal.

Lorsque, en plus le dispositif de fermeture est soumis à une température élevée, le joint d’étanchéité doit être métallique, or les joints 20 métalliques ne fournissent une bonne étanchéité que lorsqu’ils sont soumis à des efforts de compression assez grands.When, in addition to the closure device, it is subjected to a high temperature, the seal must be metallic, or the metallic seals only provide a good seal when they are subjected to fairly large compressive forces.

Ces critères d’étanchéité absolue sous température élevée sont ceux que l’on rencontre dans des conteneurs renfermant du combustible nucléaire qui est à la fois une source de radiations et une source de chaleur.These criteria for absolute tightness under high temperature are those encountered in containers containing nuclear fuel which is both a source of radiation and a source of heat.

25 Les bouchons connus capables de remplir ces conditions présentent des structures compliquées nécessitant des usinages précis et une mise en place délicate. D'autre part, si ces bouchons sont exposés aux radiations, leurs surfaces contaminées présentent des aspérités, gorges ou recoins qui sont néfastes pour la sécurité ou le contrôle.The known plugs capable of fulfilling these conditions have complicated structures requiring precise machining and delicate positioning. On the other hand, if these plugs are exposed to radiation, their contaminated surfaces have roughness, grooves or recesses which are detrimental to safety or control.

30 La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un procédé de fermeture étanche amovible d'un conteneur pour combustible irradié, au moyen d’un bouchon coopérant avec une ouverture du conteneur j 1'ouverture présente à sa partie supérieure au moins une face interne cylindrique, le bouchon présente au moins une face externe cylindrique, le 35 diamètre de la face externe du bouchon est légèrement supérieur au diamètre de la face interne de l'ouverture, la mise en place du bouchon s’effectuant par un chauffage rapide de la partie supérieure de l'ouverture afin 2 afin de provoquer une dilatation momentanée de l’ouverture permettant l’introduction du bouchon, la face interne de l’ouverture venant s’appuyer fortement contre la face externe du bouchon après rétablissement de l’équilibre thermique par suppression du chauffage, l’extraction du bouchon s’effectuant 5 de la même façon par chauffage rapide de la partie supérieure de l'ouverture.The present invention aims to overcome these drawbacks by proposing a method of removable sealed closure of a container for spent fuel, by means of a plug cooperating with an opening of the container. The opening has at least one face at its upper part. internal cylindrical, the plug has at least one cylindrical external face, the diameter of the external face of the plug is slightly greater than the diameter of the internal face of the opening, the fitting of the plug being effected by rapid heating of the upper part of the opening so as to 2 in order to cause a temporary expansion of the opening allowing the insertion of the plug, the internal face of the opening coming to bear strongly against the external face of the plug after restoring balance thermal by removing the heating, the extraction of the plug taking place in the same way by rapid heating of the upper part of the opening.

Les moyens permettant le chauffage rapide de l'ouverture sont de préférence constitués par une bobine électromagnétique alimentée en courant alternatif.The means allowing the rapid heating of the opening preferably consist of an electromagnetic coil supplied with alternating current.

Selon un mode de réalisation de notre invention, il est prévu sur·la 10 face cylindrique externe du bouchon, des gorges concentriques multipliant ainsi les zones effectives de contact et améliorant donc l'étanchéité lors-- que le bouchon est en place.According to an embodiment of our invention, there are provided on the outer cylindrical face of the plug, concentric grooves thus multiplying the effective contact zones and therefore improving the tightness when the plug is in place.

Dans un tel dispositif de fermeture propre à notre invention nous remarquons que les pièces qui le constituent sont uniquement des pièces de 15 révolution qui sont par conséquent très faciles à usiner.In such a closure device specific to our invention we note that the parts which constitute it are only parts of revolution which are consequently very easy to machine.

D’autres avantages propres à cette invention apparaîtront lors de la description détaillée de l’exemple de réalisation qui va suivre, illustré par les figures annexées.Other advantages specific to this invention will appear during the detailed description of the example embodiment which follows, illustrated by the appended figures.

La figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif 20 de fermeture selon l'invention.Figure 1 shows a schematic sectional view of a closure device 20 according to the invention.

Les figures 2 et 3 représentent une vue partielle en coupe d'une réalisation du dispositif de fermeture selon l'invention.Figures 2 and 3 show a partial sectional view of an embodiment of the closure device according to the invention.

La figure 2 montre la disposition relative des pièces lors de l'opération de mise en place ou de l'extraction du bouchon.Figure 2 shows the relative arrangement of the parts during the operation of placing or removing the plug.

25 La figure 3 montre la disposition de ces mêmes pièces lorsque le bou chon est en place.FIG. 3 shows the arrangement of these same parts when the plug is in place.

La figure 4 représente une vue en coupe d'un autre mode de réalisation du dispositif de fermeture selon l'invention.Figure 4 shows a sectional view of another embodiment of the closure device according to the invention.

Nous allons décrire le principe de fonctionnement du dispositif de 30 fermeture propre à notre invention en se reportant à la figure 1.We will describe the operating principle of the closure device specific to our invention with reference to FIG. 1.

Un conteneur (non représenté) comporte une ouverture 1 de forme générale cylindrique. L’ouverture 1 comporte un bord supérieur 2 d’épaisseur plus importante et présentant une face interne cylindrique 3 de forme géométrique assez rigoureuse. Un bouchon 4 de forme générale cylindrique pré-35 sente une face externe cylindrique 5 de forme géométrique assez rigoureuse. Le bouchon est destiné à venir se loger dans l’ouverture de façon que les faces cylindriques 3 et 5 soient pressées l'une contre l'autre afin de réaliser la fermeture étanche. Pour effectuer la mise en place du bouchon, on dispose autour du bord supérieur 2 de l'ouverture une bobine électroma- 3 gnétique 6 alimentée en courant alternatif qui produit un échauffement rapide de la pièce 2 selon un processus bien connu. Il s'ensuit une dilatation qui amène le diamètre de sa face interne 3 à la valeur D^., Le bouchon qui n'est pas chauffé a un diamètre légèrement inférieur au diamètre D^, son 5 introduction peut s'effectuer sans difficulté. Lorsque cette introduction est faite, on enlève la bobine ou on la déconnecte électriquement, il s'en-. suit un refroidissement et un équilibre thermique entre les pièces 2 et 4.A container (not shown) has an opening 1 of generally cylindrical shape. The opening 1 has an upper edge 2 of greater thickness and having a cylindrical internal face 3 of fairly rigorous geometric shape. A plug 4 of generally cylindrical shape pre-35 has a cylindrical outer face 5 of fairly rigorous geometric shape. The plug is intended to be housed in the opening so that the cylindrical faces 3 and 5 are pressed against one another in order to achieve the watertight closure. In order to install the plug, an electromagnetic coil 6 supplied with alternating current is arranged around the upper edge 2 of the opening, which produces rapid heating of the part 2 according to a well-known process. It follows a dilation which brings the diameter of its internal face 3 to the value D ^., The stopper which is not heated has a diameter slightly smaller than the diameter D ^, its introduction can be carried out without difficulty. When this introduction is made, the coil is removed or it is electrically disconnected, it will come on. follows a cooling and a thermal equilibrium between parts 2 and 4.

Gomme la face 3 a un diamètre à froid inférieur à D^, il se provoque un frettage des pièces 2 et 3, les faces 3 et 5 sont pressées l'une contre 10 l'autre énergiquement. Même si l'ensemble ainsi formé est ultérieurement chauffé, par exemple par les radiations des produits contenus, le bouchon et l'ouverture se dilatent simultanément, ce qui ne modifie pas beaucoup le frettage de ces deux pièces qui reste efficace pour réaliser l’étanchéité.As the face 3 has a cold diameter less than D ^, it causes hooping of the parts 2 and 3, the faces 3 and 5 are pressed vigorously against one another. Even if the assembly thus formed is subsequently heated, for example by the radiation of the products contained, the stopper and the opening expand simultaneously, which does not greatly modify the hooping of these two parts which remains effective for sealing .

Pour effectuer l’ouverture du conteneur, il suffit de replacer la 15 bobine alimentée autour de la pièce2. On réalise ainsi un chauffage rapide et à effet superficiel de telle sorte que le chauffage ne concerne pratiquement que la pièce 2, le bouchon restant pratiquement froid.To open the container, simply replace the 15 powered coil around the part2. This produces rapid heating and a surface effect such that the heating practically only concerns part 2, the plug remaining practically cold.

Lorsque cela est réalisé, la pièce 2 est suffisamment dilatée pour créer un jeu entre les faces 3 et 5 et permettre l'extraction du bouchon 20 sans effort.When this is done, the part 2 is sufficiently expanded to create a clearance between the faces 3 and 5 and allow the extraction of the plug 20 without effort.

Nous remarquons la simplicité de forme des pièces réalisent cette fermeture. D'autre part les manoeuvres de mise en place ou d'extraction du bouchon se font sans effort, ce qui élimine des possibilités de fausse manoeuvre. La force avec laquelle les faces 3 et 5 sont pressées l'une contre l'au-25 tre est fonction uniquement des dimentions des pièces et de leur matière, elle * est indépendante des manoeuvres effectuées, ce qui augmente la fiabilité de l'étanchéité réalisée.We notice the simplicity of form of the pieces achieve this closure. On the other hand, the maneuvers for setting up or extracting the plug are effortless, which eliminates the possibility of false maneuvering. The force with which the faces 3 and 5 are pressed one against the other is solely a function of the dimensions of the parts and their material, it * is independent of the operations carried out, which increases the reliability of the seal carried out.

Les figures 2 et 3 nous montrent une réalisation particulière du dispositif de fermeture propre à notre invention. Les faces cylindriques 3 et 30 5 sont les deux faces qui viennent en contact afin de réaliser l'étanchéité.Figures 2 and 3 show us a particular embodiment of the closure device specific to our invention. The cylindrical faces 3 and 30 5 are the two faces which come into contact in order to achieve sealing.

De part et d'autre de la face 3 se trouvent un bossage circulaire 7 suivi d'un évidement circulaire 9, et de part et d'autre de la face 5 se trouvent un évidement circulaire 8 suivi d'un bossage circulaire 10. En position de fermeture (figure 3) correspondant à l'équilibre thermique, les faces 3 et 35 5 sont pressées l'une contre l'autre, et l'ensemble des bossages et des évidements 7, 8, 9 et 10 sont disposés de façon à laisser un léger espace 11 entre les pièces 2 et 4, le diamètre de cet espace 11 étant successivement inférieur puis supérieur au diamètre des faces 3 et 5 en contact. Cette disposition crée un obstacle efficace au déplacement axial du bouchon qui peut ·% 4 être dû par exemple à un choc externe ou une surpression interne.On either side of the face 3 are a circular boss 7 followed by a circular recess 9, and on either side of the face 5 are a circular recess 8 followed by a circular boss 10. In closed position (Figure 3) corresponding to thermal equilibrium, the faces 3 and 35 5 are pressed against each other, and all the bosses and recesses 7, 8, 9 and 10 are arranged so leaving a slight space 11 between the parts 2 and 4, the diameter of this space 11 being successively less then greater than the diameter of the faces 3 and 5 in contact. This arrangement creates an effective obstacle to the axial displacement of the plug which may ·% 4 be due for example to an external shock or an internal overpressure.

On pourrait prévoir ainsi une multitude de bossages et d’évidements alternés créant un labyrinthe de part et d'autre des faces 3 et 5.One could thus provide a multitude of alternating bosses and recesses creating a labyrinth on either side of the faces 3 and 5.

Ces bossages latéraux présentent aussi l’avantage de protéger des chocs 5 ou rayures les faces 3 et 5 dont l’absence de défauts est essentielle pour créer l’étanchéité.These lateral bosses also have the advantage of protecting the faces 3 and 5 from shocks 5 or scratches, the absence of defects of which is essential for creating the seal.

Lors de la mise en place ou de l’extraction du bouchon (figure 2) la dilatation de la pièce 2 doit être telle que le diamètre du bossage 7 soit supérieur au diamètre du bossage 10.When inserting or removing the plug (Figure 2), the expansion of part 2 must be such that the diameter of the boss 7 is greater than the diameter of the boss 10.

10 Dans le mode de réalisation correspondant aux figures 2 et 3, il est d’autre part prévu sur la face externe 5 du bouchon 4 des gorges 11 circu-, laires et concentriques destinées à améliorer l’étanchéité. En effet, si un défaut géométrique mineur existe sur l’une au moins des faces 3 ou 5, ou si le bouchon n’est pas disposé exactement dans l’axe de l’ouverture, 15 le contact entre les faces 3 et 5 risque de ne s'effectuer qu’au voisinage d'une arête. La présence des gorges il diminue la rigidité superficielle du bouchon et permet une multiplication des zones de contacts entre les faces 3 et 5 par la multiplication des arêtes.In the embodiment corresponding to FIGS. 2 and 3, it is also provided on the external face 5 of the plug 4 of the grooves 11 which are circular, concentric and intended to improve the seal. Indeed, if a minor geometric defect exists on at least one of the faces 3 or 5, or if the plug is not placed exactly in the axis of the opening, contact between the faces 3 and 5 risks to take place only in the vicinity of an edge. The presence of the grooves it reduces the surface rigidity of the plug and allows a multiplication of the contact zones between the faces 3 and 5 by the multiplication of the edges.

Un autre mode de réalisation du dispositif de fermeture selon notre 20 invention est représenté en figure 4. Sur cette figure nous voyons l'ouverture 1 du conteneur présentant un bord supérieur 2 qui comporte deux faces internes cylindriques et concentriques 12, 13, la face 13 la plus extérieure ayant un diamètre supérieur à celui de la face 12. Le bouchon est composé essentiellement de deux pièces cylindriques coaxiales 14, 15 reliées de 25 façon étanche par des voiles élastiques 16, 17, 18 formant soufflet. Le bouchon vient s'appuyer, lorsqu'il est introduit dans l’ouverture, sur un épaulement interne 19 de cette ouverture. Son positionnement est ainsi rigoureux.Another embodiment of the closure device according to our invention is represented in FIG. 4. In this figure we see the opening 1 of the container having an upper edge 2 which has two cylindrical and concentric internal faces 12, 13, the face 13 the outermost one having a diameter greater than that of the face 12. The plug is essentially composed of two coaxial cylindrical parts 14, 15 connected in leaktight manner by elastic webs 16, 17, 18 forming a bellows. The plug comes to bear, when it is introduced into the opening, on an internal shoulder 19 of this opening. Its positioning is thus rigorous.

Les pièces 14 et 15 ont leur face externe 20, 21 adaptées aux faces cor-30 respondantes 12, 13 de façon à ce que, lors de l’équilibre thermique il se réalise simultanément un frettage. L’étanchéité est donc double dans ce dispositif. La liaison élastique 16, 17, 18 permet d’absorber les déplacements selon l'axe des pièces 14 et 15 lors des variations de température afin d'éviter des glissements entre les différentes surfaces en contact 35 réalisant l'étanchéité. Un évidement 22 est prévu dans la partie 15 du bouchon afin de permettre sa préhension sans que ce bouchon ne présente de protubérence qui risquerait de l'exposer aux chocs.The parts 14 and 15 have their external face 20, 21 adapted to the corresponding faces 30, 13 so that, during thermal equilibrium, hooping takes place simultaneously. The seal is therefore double in this device. The elastic connection 16, 17, 18 makes it possible to absorb the displacements along the axis of the parts 14 and 15 during temperature variations in order to avoid slippages between the different surfaces in contact 35 achieving sealing. A recess 22 is provided in the part 15 of the plug in order to allow it to be grasped without this plug having any protuberance which would risk exposing it to shocks.

Pour tous les modes de réalisation conforme à la présente invention il peut être utile de prévoir sur les faces cylindriques venant en contact afin * 5 de réaliser l’étanchéité un revêtement métallique dont la dureté est inférieure à celle des matériaux constituant le bouchon et l’ouverture. Ce revêtement peut être composé de nickel chimique.For all the embodiments in accordance with the present invention, it may be useful to provide on the cylindrical faces coming into contact in order to achieve a metal coating whose hardness is lower than that of the materials constituting the plug and the opening. This coating can be composed of chemical nickel.

Le dispositif de fermeture propre à notre invention a d’autre part 5 l’avantage, lorsqu'il est utilisé pour des conteneurs renfermant des produits radioactifs, d’avoir des surfaces pouvant être contaminées qui sont , très restreintes et qui présentent un aspect lisse sans relief ni cavité.The closure device specific to our invention has the other advantage, when used for containers containing radioactive products, of having contaminated surfaces which are very limited and which have a smooth appearance. without relief or cavity.

Il est bien entendu que l’on peut dans sortir du cadre de l’invention imaginer des variantes et des perfectionnements de détails et de même en-10 visager l’emploi de moyens équivalents.It is understood that it is possible, within the scope of the invention, to imagine variants and refinements of details and likewise to envisage the use of equivalent means.

Claims

1. A method of removable leaktight closure of a container for irradiated fuel, by means of a plug cooperating with an opening of the container, characterized in that this opening has at its upper part at least one cylindrical internal face, the plug has me cylindrical external face 5, the diameter of the external face of the plug is slightly greater than the diameter of the internal face of the opening, the fitting of the plug being effected by rapid heating of the upper part of the opening so to cause its expansion allowing the introduction of the plug, the internal face of the opening then coming to bear strongly against the external face of the plug after restoration of the thermal balance by removing the heating, the extraction of the plug s 'effecting in the same way by rapid heating of the upper part of the opening.

2. A removable sealed closure device for a container for irradiated fuel in accordance with the closure process according to claim 1, characterized in that it consists of a plug having at least one cylindrical external face (5, 20, 21 ) coming to fit into the upper part of the opening of the container having at least one cylindrical internal face (3, 12, 13) the diameter of the external face of the plug being slightly greater than the corresponding internal face of the opening, this positive dis-20 further includes, for the establishment or extraction of the plug, an electromagnetic coil supplied with alternating current surrounding the upper part of the opening to create rapid heating with 'surface effect.

3. Closure device according to claim 2 characterized in that the plug is formed by two concentric parts (14, 15), connected by a flexible flexible veil (16, 17, 18), the two parts (14, 15) having cylindrical external faces (20, 21) each fitting into two separate concentric housings of the opening 2 on corresponding cylindrical internal faces (12, 13), and in that the part (15) of the plug 30 la more external has an internal orifice 22 opening into the area of the web (16) and intended for gripping the plug.

4. Closure device according to one of claims 2 or 3, characterized in that the face or one of the cylindrical external faces of the plug has at least one concentric groove making it possible to improve the contact of this face with the corresponding face of the opening. V 7

5. Closure device according to any one of claims 2 to 4 characterized in that on either side of the internal faces of the opening and external of the plug, are formed a series of bosses and circular and concentric recesses on these faces, a boss on one of the 5 parts lying opposite a recess on the other part and vice versa, so that an obstacle is created to the axial movement of the plug relative to the opening on each side of the contacting surfaces creating sealing.

6. Closure device according to any one of claims 2 to 5 characterized in that the contacting faces creating the seal are covered with a metal layer whose hardness is less than that of the parts of the device.