Refabrication
Refabrication et drop-in d’un renvoi d'angle type catep pour système pmc - nucléaire
Refabrication et drop in de renvoi d’angle type CATEP pour EDF – Machine de chargement du poste de manutention du combustible d’une centrale nucléaire
Remplacer à l’identique un renvoi d'angle dans le respect des normes du secteur nucléaire
Garant de la sûreté nucléaire, le groupe EDF est légalement responsable de la sécurité de ses installations. Leurs équipes avaient identifié un bruit suspect sur un renvoi d’angle en fonctionnement sur le poste de manutention du combustible d’une centrale nucléaire. La manutention du combustible, est l’une des phases les plus critiques d’un Arrêt de Tranche (AT). C’est en effet le moment où le cœur du réacteur est ouvert pour renouveler des assemblages de combustible usés par des neufs. Le besoin de livrer un nouveau renvoi d’angle était donc vital. Une problématique s’est immédiatement ajoutée au contexte : le produit historique n’est plus fabriqué.
Ils cherchaient une solution pour se procurer des renvois d’angle strictement à l’identique. Dans cette quête complexe, les équipes d’EDF ont sollicité MERGER initialement pour obtenir des informations sur les équipements en transmission de puissance d’autres centrales et leur application sur les systèmes PMC. La capacité de nos équipes à fournir un plan BPE, un dossier qualité complet et fabriquer un réducteur qui remplit les conditions d’utilisation en environnement final (traçabilité, résistance à l’ambiance, absence de backlash,etc…) ont finalement convaincu les décideurs d’EDF de nous confier le projet.
Le projet, de refabrication pour drop in, concernait 2 renvois d’angle livré en 2 fois. Le premier fut livré dans les plus brefs délais pour anticiper un arrêt de production, le second est considéré comme un réducteur de secours pour stockage par l’UTO (unité technique opérationnelle). Il a pour vocation à intégrer les stocks stratégiques. Si un réducteur casse à Cruas, Tricastin ou Ambérieu en Bugey, l’UTO doit pouvoir livrer un matériel conforme en quelques heures pour ne pas prolonger l’arrêt de la centrale (ce qui peut coûter des millions d’euros par jour).
MdC, PMC, centrale nucléaire : l'utilisation du RENVOI D'angle refabriqué par merger
Le système de pont de manutention du combustible (PMC)
Le PMC est l’ensemble des équipements qui permettent de manipuler les assemblages de combustible (AC) neufs ou usés. Sa fonction principale est de transférer le combustible entre le bâtiment réacteur (où se trouve la cuve) et la piscine de désactivation (où le combustible refroidit). Le système doit être d’une fiabilité absolue car le combustible est extrêmement lourd, radioactif et doit rester sous eau pour le refroidissement et la protection radiologique. Le combustible arrive neuf dans le Bâtiment Auxiliaire Nucléaire (BAN), est stocké en piscine, puis transféré via un tunnel (le tube de transfert) vers le Bâtiment Réacteur (BR).
Les principaux équipements du PMC sont : la machine de chargement (MdC) des AC en cuve située dans le bâtiment réacteur (BR), le dispositif de transfert des AC entre les piscines du bâtiment réacteur et du bâtiment combustible (BK), les ponts de manutention côté BK (pont auxiliaire et pont passerelle).
La MdC (machine de chargement) est l’application où se trouve le renvoi d’angle de ce projet. C’est un pont roulant télescopique qui se déplace au-dessus de la piscine du bâtiment réacteur (BR). Elle se compose de trois sous-ensembles principaux où l’on peut trouver des transmissions mécaniques :
- Le Pont (Translation) : Se déplace sur des rails de roulement fixés aux parois de la piscine (axe X).
- Le Chariot (Direction) : Se déplace transversalement sur le pont (axe Y).
- Le Mât télescopique et son grappin (Levage) : Descend dans la cuve pour saisir l’assemblage (axe Z).
MERGER connait bien ces systèmes de levage car la société a déjà fourni des fabricants de pont roulant comme REEL, Joseph Paris et Eiffage pour différentes centrales nucléaires en France et à l’étranger. En salle des machines, dans le bâtiment réacteur ou dans les zones annexes, des réducteurs et variateurs de vitesse MERGER sont en fonctionnement sur le parc actuel.
Le rôle du renvoi d'angle MERGER (sur le modèle CATEP)
Dans cette machine, la mécanique doit être d’une fiabilité absolue. Pour être précis, le renvoi d’angle n’est pas la machine réalisant la manutention mais une partie du système. Le système complet regroupe un moteur, des accouplements, un réducteur, un renvoi d’angle, un tambour pour enrouler le câble puis le pont roulant sur lequel cet ensemble est fixé.
Le renvoi d’angle d’inspiration CATEP (marque de référence dans l’industrie pour la transmission de puissance) refabriqué par MERGER a un rôle pivot :
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Changement d’axe (le renvoi d’angle) : En haut de la machine, l’espace est restreint. Le moteur est souvent posé à l’horizontale pour gagner de la place. Le renvoi d’angle CATEP permet de transmettre cette rotation horizontale vers un axe vertical.
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Irréversibilité et sécurité : Sur certains modèles, le type d’engrenage utilisé dans l’équipement empêche le mât de redescendre brutalement par simple gravité en cas de coupure de courant. C’est un frein mécanique naturel.
Les boîtiers CATEP étaient choisis en centrale pour leur robustesse et leur capacité à maintenir un jeu mécanique (backlash) très faible. Dans le nucléaire, si le mécanisme a trop de « jeu », la position du grappin au fond de la cuve ne sera pas précise, ce qui est inacceptable.
Pourquoi le drop-in et la refabrication sont les solutions idoines ?
En centrale nucléaire, les équipements sont qualifiés pour une durée de vie précise. Lorsque le modèle original n’est plus fabriqué (obsolescence), on procède à un drop-in avec l’impératif de conserver une interface identique.
Le nouveau boîtier doit ainsi se fixer exactement sur les ancrages existants sans percer de nouveaux trous. Il doit supporter les mêmes charges et respecter les mêmes normes de sûreté que l’original. Cela évite de devoir re-certifier l’ensemble du pont, ce qui coûterait des millions d’euros.
Le renvoi d’angle est le « muscle » qui permet de transformer la puissance du moteur en un mouvement de levage précis et sécurisé. Sans lui, impossible de charger ou décharger le cœur du réacteur.
La refabrication à l’identique permet donc de prolonger la vie de la centrale sans modifier l’architecture lourde du poste de manutention. Ce qui a fait la différence sur ce projet est la capacité de MERGER à fournir des plans détaillés qui pourront servir de référence pour les prochains besoins similaires de la centrale.
Enjeux et solutions apportées de la refabrication du renvoi d'angle
L’installation du poste de manutention du combustible (PMC), datant des années 80, présentait des signes critiques d’obsolescence et de détérioration mécanique. Tout s’est fait rapidement car l’urgence du remplacement était dictée par des bruits anormaux provenant du renvoi d’angle d’origine, signes d’une détérioration mécanique avancée. Le client a ainsi fixé une livraison impérative en 8 mois à partir de la validation du projet soit en août, fenêtre d’intervention unique durant laquelle l’installation était à l’arrêt.
Nos équipes (service commercial et bureau d’études) ont réussi à effectuer un travail conjoint d’une grande efficacité car l’absence de documentation technique d’origine (plans et notes de calcul) imposait une démarche de rétro-conception complète, elle-même ponctuée par des points de validation client.
MERGER a réussi à concevoir une solution de remplacement drop-in avec un montage en lieu et place sans aucune modification de l’interface existante.
Le nouveau renvoi d’angle respecte strictement le rapport de réduction de 1/1 et supporte une vitesse de rotation de 2 000 tr/min conforme à la demande spécifique du client. Pour s’affranchir des contraintes liées aux contrôles de soudure en milieu nucléaire, le carter a été intégralement taillé dans la masse à partir d’un bloc d’acier (monobloc), le tout peint avec la peinture de type PIC100, homologuée pour les environnements nucléaires. Le but de la solution « Drop-in » de Merger est que la couronne (lanterne) et les flasques du nouveau renvoi d’angle soient les copies conformes des anciennes pièces CATEP. Ainsi, le monteur sur le site de la centrale n’a pas besoin d’adapter la machine : il « pose et visse ».
La refabrication du renvoi d'angle et ses étapes
La démarche documentaire effectuée par le bureau d’études et le service commercial
La prestation a inclus la fourniture d’un dossier qualité complet comprenant le plan BPE (Bon Pour Exécution), les notes de calcul et le certificat matière des mobiles (pignons, arbres de transmission, les engrenages, roulement) – CCPU selon le norme NF EN 10204. C’est une démarche indispensable car si dans 10 ans, on découvre un défaut sur un lot d’acier chez un fournisseur, EDF peut retrouver instantanément quelles centrales possèdent des réducteurs ou renvoi d’angle fabriqués avec ce même lot grâce au numéro de coulée (le « Heat Number »).
Le respect de la liste des opérations de fabrication et de contrôle (LOFC) a quant à elle permis de garantir la traçabilité totale exigée par le secteur. Le LOFC fait le lien avec le certificat matière des mobiles, il contient les numéros de PV (Procès-Verbaux) des matières utilisées et permet de vérifier que le processus de fabrication a respecté les spécifications techniques du client.
Le savoir-faire de l’atelier : les étapes de refabrication
Une fois les parties études et usinage achevées, trois grandes phases ont demandé un travail minitienux et rigoureux de la part des équipes de MERGER :
- Le traitement thermique : Cémentation ou nitruration pour durcir la surface des dents tout en gardant un cœur de pièce souple (pour résister aux chocs sans casser).
- La rectification : Finition millimétrée des dentures pour obtenir un état de surface parfait.
- Le montage et les réglages : C’est la phase où l’on assemble les mobiles dans le carter et où intervient la portée au bleu.
Portée au Bleu et bilan d’une rétro-ingénierie réussie
La portée au bleu a eu lieu lors de la phase finale du montage, juste avant la fermeture définitive du carter et le remplissage d’huile. Opération manuelle réalisée par notre mécanicien ajusteur le plus qualifié, elle consiste à badigeonner les dents du pignon avec un colorant (le bleu de Prusse), faire tourner l’engrenage en charge et observer la trace laissée par le contact sur la roue menée.
Dans ce renvoi d’angle, le contact entre les dents doit être parfaitement centré pour éviter des problèmes mécaniques (cassure de dent – rupture par fatigue, vibrations, grippage) aux conséquences dramatiques. La trace au bleu permet de confirmer visuellement que le jeu mécanique est parfait.
L’objectif prioritaire était de maintenir l’intégralité du système actuel via une prestation globale de rétro-conception d’équipement d’un produit disparu (plus fabriqué), évitant ainsi un remplacement complet de la machine. Grâce à la précision de notre solution « drop-in« , le client a pu réaliser lui-même l’installation sur site sans nécessiter d’ajustements mécaniques complémentaires (matériel « plug and play ») et bénéficié d’informations vitales pour effectuer les mêmes opérations sur les autres renvois d’angle du PMC.
Nous sommes fiers de cette réussite industrielle en rétro-ingénierie car réussir à passer toutes les étapes (LOFC, certificats matière, portée au bleu) jusqu’à la livraison finale est un examen d’excellence pour nos équipes.
