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"Dispositif pour le prélèvement d'échantillons de substances radioactives et/ou toxiques de composants de procédé"
La présente invention se rapporte ä un dispositif pour le prélèvement d'échantillons de substances radioactives et/ou toxiques de composants de procédé, qui se trouvent dans des cellules protégées et inaccessibles, avec une station d'examen placée au loin des composants du procédé, avec une station de prélèvement d'échantillons placée près des composants de procédé, avec un système de conduites tubulaires entre les stations d'examen et de prélèvement échantillons et avec un support mobile dans le système de conduites tubulaires, qui contient des recipients d'échantillons qui sont remplis d'échantillons à la station de prélèvement.
Un tel dispositif est connu du EP-A1-0093609. Là, on propose, pour une installation pour le retraitement nucleaire, d'entreprendre le prélèvement d'échantillons du liquide du procédé & l'intérieur de l'installation elle-meme. Dans ce but, un système de conduites tubulaires ressemblant ä un tube pneumatique est prévu, qui conduit de la cellule chaude ä une station d'analyse. Un porte-bouteilles pour des bouteilles de prélèvement d'échantillon est transporté, au moyen d'air comprimé, dans ce système de conduites tubulaires.
A la station de prélèvement d'échantillons, à l'interieur de la cellule chaude, un manipulateur télécommandable
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est disposé dans un bottier, qui enlève la bouteille d'échantillon du support, la transporte ä un point de prise et l'y presse. Cette technique de manipulation n'est pas adaptée aux installations pour le retraitement de combustibles nucléaires car les deux cellules de procédé recevant et protégeant ou isolant les composants du procédé, sont pourvues d'un grand nombre (environ 80) de châssis pour les composants et i1 y a, par châssis, un nombre très important de points de prise d'échantillons.
A chacun de ces nombreux points de prise d'échantillons, il faudrait prévoir, selon le dispositif connu, ä chaque fois un appareil du type manipulateur pour le déchargement des bouteilles d'échantillon et l'accostage ä une
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tette à aiguilles.
Un autre inconvénient du dispositif connu peut être vu dans le fait que l'on utilise, comme moyen de transport pour les porte-bouteilles, de l'air. La cellule chaude d'une installation pour le retraitement doit être isolée autant que cela est possible, ce qui signifie que le blindage ne doit pas être, ou aussi peu que possible, interrompu par des courants radioactifs. L'air comme moyen de transport de 11intérieur des cellules vers l'exterieur nuirait à ce concept et provoquerait des problèmes de fuite et l'atmosphère de la cellule peut s'échapper, de la cellule iso1ée, dans les locaux intendants ou à l'air libre.
En généra1, dans des installations nucléaires, en particulier dans des installations pour le retraitement d'éléments combustibles irradies du réacteur nucléaire, il faut
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continuellement examiner de nombreux échantillons des courants du procédé, dans un laboratoire central. Traditionnellement, des conduites partent des cellules chaudes blindées où sont disposés les composants chimiques du procédé, des points de prise d'échantillons ä un laboratoire central éloigné ou ä une galerie de prélèvement d'échantillons se trouvant en dehors de la cellule chaude.
De cette galerie, les échantillons soutirés, des bouteilles de prise d'échantillon, par des tgtes ä aiguilles, sont guidés par des systèmes appropriés de transport, au poste de travail radiochimique dans le laboratoire central. Dans ce cas également la paroi de séparation entre la cellule chaude et la galerie de prise d'échantillons est constamment "interrompue" par des courants radioactifs du procédé.
Dans le US PS 4 493 792 est décrit un dispositif dans lequel la station de prise
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d'échantillons se trouve en dehors de la cellule chaude mais est cependant très considerablement blindée. Dans ce cas également la station de prise d'échantillon contient un appareil du type manipulateur. Un corps de bouteille d'échantillon est introduit latéralement dans la station de prise d'échantillons, le manipulateur traverse alors, au moyen d'une aiguille, une membrane de la bouteille et introduit, par l'aiguille, l'échantillon souhaité dans la bouteille.
Dans ce cas également se pose le problème ci-dessus décrit, que des courants radioactifs du procédé sortent de la cellule chaude.
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La présente invention a par conséquent pour tâche d'améliorer le dispositif de l'art antérieur ci-dessus de manlère qu'il se distingue, avec une capacité supérieure, par un danger minimum de fuite de constituants radioactifs.
Cette tâche est résolue par un dispositif dans lequel le support des recipients d'échantillon est guide, au moyen d'un entraînement électrique, entre la station de prise ou de prélèvement d'échantillons et la station d'examen. Des conduites vont de plusieurs points de prise d'échantillons ä chaque composant du procédé, vers une tête commune de la station de prise d'échantillons et le support présente une contre-tete, la tete et la contre-tete étant configurées de manière que par un simple déplacement rectiligne du support vis-ä-vis de la tête, les récipients d'échantillon se trouvent reliés aux conduites correspondantes de manier que les échantillons puissent être introduits dans les récipients
Donc, dans le cas de la présente invention, la prise d'échantillons se passe ä l'intérieur de la cellule chaude.
Seuls les échantillons arrivent & l'extérieur, mais aucun courant du procédé. Comme, dans la présente invention, le support des bouteilles peut etre entraîné par une commande électrique, il n'y a pas d'échange appreciable d'air entre la cellule chaude et l'environnement. Comme la cellule chaude est normalement maintenue à une légère depression, il s'écoule toutefois un peu d'air vers l'interieur. La prise d'échantillons se produit d'une manière extrêmement simple, car
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1'accostage du support ou respectivement du récipient d'échantillons se produit exclusivement par un mouvement lineaire du support. Aucun manipulateur ou dispositif télécommandable supplémentaire n'est nécessaire.
11 est de plus important qu'à une station de prise d'échantillons, plusieurs échantillons de divers liquides puissent être prélevés en même temps. Cela permet une diminution très importante du prix des stations de prise d'échantillons.
Un autre avantage important de l'invention reside dans le fait que les composants individuels du système de prise d'échantillons peuvent etre facilement changés, même dans les conditions nécessaires de télécommande, grâce aux systèmes de télécommande présents de toute façon dans la cellule chaude.
Une décontamination du support, des récipients d'échantillon ainsi que de tout le système de prise d'échantillons est possible de manière tres simple, ce qui permet de diminuer encore plus le danger d'un entraînement de matières radioactives.
Enfin, il est relativement facile de remédier ä des perturbations comme, par exemple, un support resté coincé dans le système de conduites tubulaires.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, details et avantages de celle-ci apparaltront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en reference aux dessins schématiques annexes donnés uniquement ä titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels :
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- la figure 1 montre une vue éclatée du dispositif selon l'invention ; - la figure 2A montre la partie d'entratnement du support ; - la figure 2B montre la partie du support supportant les récipients d'échantillon ; - la figure 2C montre la partie de têtue à aiguilles du support ; - la figure 2D montre la station de prise d'échantillons ;
- la figure 3 montre un schéma de la configuration des perçages (vue en plan) d'une station de prise d'échantillons de la figure 2D ; - la figure 4 est une vue en coupe d'une soupape dans la station de prise d'échantillons ; et - la figure 5 est une vue en perspective d'une partie d'une cellule chaude avec composants de procédé et les conduites pour le système de prise d'échantillons selon l'invention.
On se refermera d'abord ä la figure 5. Dans une cellule chaude d'une installation pour le retraitement nucleaire, se trouvent plusieurs chässis 2 où sont disposes des composants 3 du procédé. Dans les composants 3 sont accomplies les étapes de procédé pour le retraitement. Les composants 3 sont reliés les uns aux autres selon le parcours des courants de procédé, par des conduites tubulaires.
Des échantillons des fluides du procédé doivent etre prélevés en divers emplacements du procéd de retraitement. Dans l'exemple de réalisation de la figure 5, les deux chässis 2 représentés ont chacun une station 4 de prise d'échantillons. Des conduites tubulaires, non
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représentées, partent des composants individuels 3 de chaque chassis, vers une station affectée de prise d'échantillons 4, chaque fluide du procédé circulant ainsi constamment pendant le fonctionnement normal dans ces conduites tubulaires (c'est-à-dire en des temps où il n'y a aucune prise d'échantillons).
Des conduites 5, qui traversent le mur 6 de la cellule chaude 1, vont vers chaque station 4 de prise d'échantillons. Ces conduites 5 se trouvent réunies en une conduite collectrice 9 au moyen de branchements télécommandables 8, dans un passage 7 se trouvant en dehors de la cellule chaude 1, conduisant ä une station d'examen (non représentée) placée en dehors de la cellule chaude 1. Cette station d'examen correspond au laboratoire central cité ci-dessus.
Dans les conduites 9 et 5, un support d'échantillons 10 est mobile entre la station d'examen et les stations 4 de prise d'échantillons. Par changement des branchements 8, un support 10 peut être dirigé vers une station de prise d'échantillons choisie 4.
Plusieurs supports 10 peuvent régalement se trouver en utilisation simultanée, tant que des distances minimales déterminées sont maintenues entre deux supports se déplaçant.
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On se réfèrera maintenant ä la figure 1.
Elle montre une vue éclatée d'une partie de la conduite 5 peu avant la station de prise d'échantillons, et il est bien entendu que les tronçons de conduite représentés individuellement forment une conduite étanche et rattachée. Dans cette conduite, un support 10 est mobile, lequel support 10 a également été découpé en trois
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composants lOa, lOb et 10c pour sa représentation. Les trois composants 10a ä lOc forment en réalité un seul corps. La partie découpée 10a représente la partie d'entrainement, la partie lOb la partie du support des récipients d'échantillons et la partie lOc la partie de tête ä aiguilles du support 10.
A l'intérieur de la conduite 5 se trouve un rail continu 11 sous la forme d'une plaque plane avec une rainure de guidage 12. Dans la rainure de guidage 12 sont placées des conduites électriques 13 sur lesquelles frotte un chariot 14 qui se trouve dans la partie d'entrainement lOa. Par ces conduites électriques, le support 10 reçoit des signaux de commande pour son mouvement ainsi que le cas écheant l'energie électrique pour son entrainement. Par ailleurs, le support peut également obtenir son alimentation en énergie au moyen de batteries qu'il transporte.
Dans la partie d'entrainement 10a est de plus prévue une unité d'entrainement 15 qui présente un moteur électrique, le cas échéant une transmission ainsi qu'une paire de roues 16 et un rouleau de contre-pression 17. La paire de roues 16 se déplace sur le rail 11 tandis que le rouleau de contre-pression 17 s'appuie sur le c8t6 de la paroi interne de la conduite 5 qui est opposé au rail 11. Les batteries mentionnées peuvent être disposées dans un coffret 18 placé à l'extrémité arrière du support 10, ainsi que l'électronique de commande pour la commande de l'unite d'entraînement 15 (voir figure 2A).
La partie lOb du support d'échantillons de la figure 2B est repliée solidement ä la partie 10a. Cette partie lOb peut également posséder des
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paires de roues. La pièce essentielle est cependant un magasin 19 qui peut recevoir plusieurs recipients d'échantillon 20 ou respectivement bouteilles d'échantillon dans des chambres 20'parallèles les unes aux autres, lesquels récipients sont dirigés parallèlement les uns aux autres et avec leur axe longitudinal parallele ä l'axe principal 21 du support 10.
Le magasin 19 est retenu dans le bottier 22' du support 10 contre toute rotation, de manière que 1'orientation ou respectivement la position de chaque support d'échantillons 20 soit établie de manière univoque (en coopération avec la position univoque du support 10 en raison de la rainure 12 de guidage).
Le magasin 19 presente de plus une ouverture centrale 22 qui possède des élargissements latéraux ou respectivement fentes ä baïonnette 23. Par ailleurs, des petits évidements d'arrêt 24 sont prévus au cote inférieur interne de l'ouverture centrale 22, ce qui est connu en général, comme des verrouillages ä balonnette. L'ouverture centrale 22 avec les élargissements latéraux 23 et les évidements d'arrêt 24 sert A relier une plaque ä tête ä aiguilles 25 (figure 2C) qui fait partie de la pièce ä tête lOC, au magasin 19. La pièce à tête ä aiguilles 10C contient ladite plaque à tête à aiguilles 25, où est rapporté un tube central 26 avec ergots 27.
Ce tube 26 avec les ergots 27 est introduit dans l'ouverture centrale 22, et la plaque ä têtue à aiguilles 25 est alors tournée jusqu'à ce que les ergots 27 s'enclenchent dans les nez de retenue 24, ce qui assure ainsi une position relative univoque en rotation entre la
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plaque 25 et le magasin 19. Un ressort de compression 28 entoure de plus le tube central 26, qui s'appuie contre le dos de la plaque 25 et le côté avant du magasin 19.
La plaque 25 de la tette ä aiguilles possède plusieurs paires d'aiguilles 29, ä raison d'une paire d'aiguilles par récipient 20 de l'échantillon. Les recipients de l'échantillon ont, ä leur côté tourné vers la paire d'aiguilles 29, une membrane 30 pouvant être traversée par des aiguilles 29. A l'état normal de transport, les pointes des aiguilles 29 sont à une certaine distance vis-a-vis de la membrane correspondante 30. Dès que la plaque 25 de la tête ä aiguilles est pressée, contre la force du ressort 28, dans la direction du magasin 19, les aiguilles 29 traversent la membrane 30. Il est clair qu'ainsi la plaque 25 est mobile vers l'avant et vers l'arrière en direction axiale vis-à-vis du boltier 22'du support 10.
Les autres extrémités des aiguilles 29 traversent la plaque 25, qui présente des ouvertures ä son cote externe ou respectivement avant, qui communiquent avec les aiguilles. A chaque fois, deux de ces ouvertures 31 débouchent dans un renfoncement 32 dans le cote externe ou respectivement avant de la plaque 25.
Au côté externe ou respectivement avant de la plaque 25 de la tete ä aiguilles est de plus prévue une ouverture centrale 33 qui se trouve en liaison avec le tube central 26. Le tube central 26 possède plusieurs ouvertures radiales 34 qui, en regardant en direction axiale, se trouvent ä
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peu pres dans la zone des pointes des aiguilles 29. 11 s'agit la d'ouvertures de sortie d'un liquide de decontamination.
En se réfèrant à la figure 2D, on décrira maintenant la station 35 de prise d'échantillons.
A l'extrémité de la conduite 5 est soudée une bride annulaire 36 à laquelle est fixée une bride correspondante 37 du bottier 38 de la station de prise d'échantillons au moyen d'une liaison 39 par crampons de serrage.
La station de prise d'échantillons possède un bloc de soupape 40 auquel sont fixées un certain nombre de paires de conduites 41a à 41f.
Dans ces paires de conduites circulent les liquides du procédé. Les paires de conduites sont également raccordees à chaque composant 3 (figure 5). Chaque conduite d'une paire 41 débouche par des perçages 42 dans le bloc de soupape 40, dans une chambre de soupape correspondante 43 et cela de manière que les perçages 42 débouchent en des points séparés dans la chambre de soupape 43.
Chaque chambre de soupape 43 possède un prolongement 44 où sont guidés, de manière ä ne pas pouvoir tourner, les corps de soupape 45. Les corps de soupape 45 sont mobiles en direction axiale de leur axe central 46 et peuvent prendre deux positions extremes. Dans une première position extrêrne, où 1es corps de soupape dépassent partiellement du bloc de soupape 40 en direction du support 10, une rainure annulaire 47 du corps de soupape 45 se trouve directement face au point d'embouchure du perçage 42, donc le fluide de procédé peut circuler dtun perçage 42 ä
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un autre pergage 42 d'une paire de conduites 41.
Cette position sera ci-après désignée par "position fermée".
A l'autre position limite des corps de soupape 45, dans laquelle ceux-ci sont poussés plus loin à l'intérieur du bloc de soupape 40, cette circulation est interrompue. Au contraire, le fluide de procédé circule d'un pergage 42 par un évidement 48 et un pergage 55 partant de cet évidement 48, parallèle ä l'axe central 46, dans le corps de soupape 45, vers une ouverture 50 (figure 4) au côté du corps de soupape 45 tourné vers le support 10. De manière correspondante, l'autre perçage 42 pour la conduite de retour se trouve également face ä un autre évidement 48' avec perçage 55'et ouverture 50'du corps de soupape.
Les deux ouvertures 50 et 50'du corps de soupape 45 sont dirigées de manière ä se trouver directement face aux deux ouvertures 31 d'une paire d'aiguilles 29 dans le support 10. On obtient ainsi également une communication d'écoulement entre les paires de conduites 41, les paires d'aiguilles 29 et les récipients 20 de l'échantillon.
Le bloc de soupape contient de plus également un perçage de passage central auquel est fixé, des deux c8tés, une conduite de rinçage 51. La partie "intérieure", c'est-à-dire dirigée vers le support 10, de la conduite de ringage 51 possède une tête de ringage 52 qui présente plusieurs perçages radiaux 53 qui sont alignés avec les pergages 34. La tête de ringage 52 est dimensionnée de manière à s'adapter dans l'ouverture centrale du support 10.
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On décrira ci-après le mode de fonctionnement du dispositif selon l'invention.
Pour une prise d'échantillon, le support 10 est envoyé ä la station d'examen avec récipients codés 20 d'échantillon. Le codage est tout code lisible automatiquement, par exemple, un code de barres ou de couleurs, un code magnétique etc....
Les récipients d'échantillons sont fermés de manière étanche, de leur cote d'ouverture, par la membrane 30. Ensuite, la plaque 25 de la tête à aiguilles est mise en place et fixée par le verrouillage ä balonnette (26,27 ; 22,23, 24), les aiguilles 29 ne traversant pas encore la membrane 30. Alors, le support 10 est introduit dans la conduite collectrice 9. Selon la position du branchement 8 (figure 5) et en étant guidé par les conduites électriques 13, le support 10 se déplace, par entratnement électrique, jusqu'à une station choisie de prise d'échantillons 4.
Tandis que le support 10 s'approche de la station 35 de prise d'échantll10ns, son ouverture centrale 33 passe sur la tete de rinçage 52 Jusqu'd ce que les fonds des renfoncements 32 viennent en
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contact avec les cotes avant des corps de soupape 45. Par le plus ample mouvement vers l'avant du support 10, la plaque de la tête à aiguilles 25 se trouve déplacée contre la force du ressort 28 dans la direction du magasin 19. Les paires d'aiguilles 29 traversent alors chaque membrane de leur récipient d'échantillon affecté 20, donc les pointes des aiguilles se trouvent ä l'intérieur du récipient d'échantillon.
Lors d'un plus ample mouvement d'avance du support, les corps de soupape 45 se trouvent déplaces de leur position fermée A leur position ouverte, où la
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liaison de circulation entre les paires de conduites 41 se trouve interrompue et la circulation ä travers chaque récipient 20 de 1échantillon se produit, pour que celui-ci soit rempli.
Il faut reconnaître que la totalité de l'accostage du support sur la station 35 de prise d'échantillons se produit exclusivement par le mouvement d'avance du support. Aucune autre "manipulation" télécommandée n'est nécessaire. La séparation se produit de manière inverse. Par le recul du support (mouvement vers l'arrière), les corps de soupape 45 retournent ä leur position de fermeture et ferment la communication d'écoulement entre les aiguilles 29 et les conduites 41. Lors d'un plus ample recul du support, la plaque 25 se trouve de nouveau éloignée du magasin 19 par le ressort 28 et les aiguilles sortent des récipients 20 d'échantillon. Le support peut alors être ramené ä la station d'examen en étant commandé électriquement, et entratner ainsi avec lui un certain nombre d'échantillons de diverses sortes.
On peut voir, par la description qui precede, que dans le cas de l'invention, les récipients d'échantillon pour la prise d'échantillons n'ont plus ä être extraits du
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support et que toute la prise d'échantillons est exclusivement "commandée" par le mouvement d'avance et de recul du support 10. Aucune action supplémentaire n'est nécessaire pour soutirer les échantillons.
Pendant. l'accostage ou la séparation, on peut également encore accomplir une décontamination du support, pour empecher tout entraînement
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inutile de substances radioactives et/ou toxiques. On se sert, dans ce but, de la conduite de ringage 51 avec la tête de rinçage 52 et les perçages 53 ainsi que du tube central 26 avec les perçages 34.
De préférence, la décontamination se produit pendant la séparation et à la phase du mouvement de retour du support 10, où les corps de soupape sont déJà à leur "position fermée", mais où les aiguilles ne sont pas encore ressorties des reservoirs d'échantillons. C'est là que l'on peut le mieux éviter 1es contaminations mutuelles. Dans cette phase, un liquide télécommandé de décontamination est introduit par la conduite de rinçage 51 vers la tête de ringage 52 d'où il sort, par les perçages 53, dans le tube central 26, et de là par les perçages 34 pour décontaminer les aiguilles ainsi que les côtés externes des membranes 30.
Selon la durée de l'alimentation du liquide de decontamination, le côté externe de la plaque 25 peut également etre décontaminé, ainsi que l'espace devant le bloc de soupape 40,
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c'est-a-dire les corps de soupape 45.
Pour l'écroulement du liquide de décontam1- nation, une conduite supplémentaire, non représentée, peut être prévue, qui débouche dans l'espace de la conduite 5 devant le bloc de soupape 40. Si la station de prise d'échantillons 35 est disposee de manière que son axe soit vertical, la conduite de ringage 51 peut également avoir la forme d'un tube ä deux parois, le tube interne servant alors pour l'alimentation
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en liquide de decontamination tandis que le tube externe sert de "conduite de second traitement" pour l'evacuation du liquide de decontamination.
Une décontamination totale du système de conduites (9, 5) est également possible et est necessaire de temps en temps. Dans ce but, on peut placer, dans les conduites tubulaires, un véhicule séparé et mu par batterie de décontamination qui a une bouteille sous pression avec liquide de décontamination et pulvérise celui-ci devant lui. Ce véhicule passe par la totalité des tronçons de tube. Apres le retour du véhicule, un processus de séchage est alors nécessaire pour assurer le contact de glissement ou respectivement la transmission d'énergie pour le support. Dans ce but, un gaz de séchage peut etre envoyé de la station d'examen, ä travers le système de conduites tubulaires, lequel s'écoule, par la conduite décrite de retraitement, dans la cellule chaude.
On expliquera, ci-après, en se réfèrant à
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la figure 4, de plus amples détails des soupapes. Dans la vue en coupe schématique, on peut voir le bloc de soupape 40 avec corps de soupape 45 en place ainsi que les deux perçages 42 qui lui sont affectés, qui débouchent dans la chambre de soupape 43. Le corps de soupape est presse par un ressort 54 ä sa position limite, dans laquelle sa rainure annulaire 47 produit une liaison d'écoulement entre les deux perçages 42.
Il faut mentionner ici que la somme des forces des ressorts 54 pour les corps de soupape 48 est plus importante que la force du ressort 28 dans le support 10. L'on est ainsi assuré qu'à 1'accostage. les soupapes ne s'ouvriront que
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lorsque les aiguilles 29 auront traversé la membrane correspondante 30 et que, de manière inverse, ä la séparation, les soupapes se fermeront avant que les aiguilles ne se retirent des récipients d'échantillon.
La figure 4 montre de plus, nettement, les évidements 48 et 48'du corps de soupape 45, qui débouchent, par des perçages axiaux 55 ou respectivement 55'vers les ouvertures 50 ou respectivement 50'au c8té externe des corps de soupape. Si le corps de soupape est poussé contre la force du ressort 28, vers l'intérieur, dans le bloc de soupape 40, un pergage (à gauche sur la figure 4) se trouve relie en communication d'écroulement avec l'ouverture 50 et l'autre pergage 42 (à droite sur la figure 4) avec l'ouverture 50'.
Comme les ouvertures 50 et 50'doivent être exactement alignées avec les ouvertures 31 de la plaque ä tête d'aiguilles 25, le corps de soupape 45 doit etre guidé dans le bloc de soupape ä une orientation exacte, de manière à ne pouvoir tourner. 11 y a dans ce cas diverses possibilités. D'une part, le prolongement 44 et la découpe 56 qui lui correspond dans le corps de soupape peuvent etre définis de manière univoque par une forme appropriée (par exemple rectangle, triangle, etc...). D'autre part, on peut egalement prévoir une liaison & ressort de serrage avec un guidage en queue d'aronde.
D'autres possibilités de construction, qui permettent un deplacement axial du corps de soupape, mais empêchent sa rotation, peuvent etre utilisées.
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Les supports ä entratnement électrique doivent se déplacer ä une vitesse relativement élevée à travers le système de conduites tubulaires. De manière que 1'accostage ne se produise cependant pas avec une trop grande "violence", des marques explorables (mécaniques, optiques, électriques, magnétiques, etc...) peuvent etre prévues devant chaque station de prise d'échantillons, qui sont reconnues par des capteurs du support, ä la suite de quoi la vitesse d'avance du support est ralentie ou respectivement un processus de freinage débute.
Dans le cas de perturbations du système de prise d'échantillons, on peut prendre les mesures qui suivent : la station de prise d'échantillons elle-même peut être changée tout simplement par les systemes de télécommande placés à l'interieur de la cellule chaude, et cela par les points habituels.
De plus, la partie de la conduite 5 placée à l'intérieur de la cellule du procédé, directement devant la station de prise d'échantillons, peut avoir la forme d'un tube volant échangeable, de manière ä pouvoir également etre facilement échangée en conditions de télécommande. Si un défaut se présente pendant l'accostage ou la séparation, ce tube volant peut également être échangé, ä distance, avec le support 10 se trouvant ä l'intérieur de lui.
Si un cas de défaillance se produit dans le transport du support ä l'interieur du système des conduites tubulaires, on peut conduire une caisse de récupération à commande électrique ä travers le Systeme de conduites tubulaires
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jusqu'au support défectueux, laquelle entrain celui-ci, au retour, vers la station d'examen.
L'accouplement peut se produire par un accouplement automatique, par les forces magnétiques ou autres. Si cela ne réussit pas, la caisse de récupération peut pousser le support défectueux, vers l'avant, jusqu'à une station choisie de prise d'échantillons 4, ou le support peut être échangé ä distance, en meme temps que le tube volant.
Si cela ne réussit pas non plus, par exemple parce que le support est totalement coincé dans le système de conduites tubulaires, on doit alors déterminer la position exacte de celui-ci et l'on peut alors régalement, par des outils télécommandés, échanger le troncon de tube correspondant avec le support qu'il contient.
Dans ce but, le système de conduites tubulaires est forme de tronçons de conduites tubulaires qui sont bridés les uns aux autres.
Comme on l'a précédemment indiqué, tout le système de conduites tubulaires se trouve sous une 1égère surpression tandis que la cellule chaude est ä une légère dépression, donc un entraînement involontaire de substances radioactives ou toxiques ä l'air libre peut être évité. De plus, le système de conduites tubulaires doit aller de l'extérieur à la cellule chaude avec une légère déclivité de manière que lors du processus de décontamination de tout le Systeme ci-dessus décrit, le liquide de décontamination retourne toujours dans la cellule chaude.
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A l'interieur du système de conduites tubulaires peuvent être disposés divers capteurs, ä l'aide desquels on peut déterminer la position exacte d'un support. Dans ce but, on peut utiliser des conduites ä induction, ou autres capteurs connus qui indiquent la présence ou l'absence d'un support.
Enfin, on se réfèrera encore à la figure 3 qui montre un schéma de trous de perçage du bloc de soupape. Chaque paire de conduites 41a à 41f est montrée, ainsi que leur liaison d'écroulement par les perchages avec les chambres correspondantes de soupape 43a ä 43f. Enfin, la conduite centrale de rinçage 51 peut également être vue.
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"Device for taking samples of radioactive and / or toxic substances from process components"
The present invention relates to a device for taking samples of radioactive and / or toxic substances from process components, which are located in protected and inaccessible cells, with an examination station placed far from the process components, with a sample collection station located near the process components, with a tubular line system between the examination and sample collection stations and with a movable support in the tube system, which contains sample containers which are filled with samples at the sampling station.
Such a device is known from EP-A1-0093609. There, it is proposed, for an installation for nuclear reprocessing, to undertake the taking of samples of the process liquid inside the installation itself. For this purpose, a system of tubular conduits resembling a pneumatic tube is provided, which leads from the hot cell to an analysis station. A bottle holder for sample collection bottles is transported, by means of compressed air, in this system of tubular conduits.
At the sample collection station, inside the hot cell, a remote-controlled manipulator
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is placed in a case, which removes the sample bottle from the holder, transports it to a pick-up point and presses it there. This handling technique is not suitable for installations for the reprocessing of nuclear fuels because the two process cells receiving and protecting or isolating the process components are provided with a large number (around 80) of frames for the components and There is, per chassis, a very large number of sampling points.
At each of these numerous sampling points, provision should be made, according to the known device, each time for a device of the manipulator type for discharging the sample bottles and docking at a
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needle tette.
Another drawback of the known device can be seen in the fact that air is used as the means of transport for the bottle holders. The hot cell of a reprocessing installation must be isolated as much as possible, which means that the shielding must not be, or as little as possible, interrupted by radioactive currents. Air as a means of transport from the interior of the cells to the outside would interfere with this concept and cause leakage problems and the atmosphere of the cell may escape, from the isolated cell, into the stewards' premises or outside. outdoors.
In general, in nuclear installations, in particular in installations for the reprocessing of irradiated fuel elements from the nuclear reactor,
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continually examine numerous samples of process streams in a central laboratory. Traditionally, pipes run from the shielded hot cells where the chemical components of the process are located, from sampling points to a remote central laboratory or to a sample collection gallery outside the hot cell.
From this gallery, the samples drawn from the sampling bottles by needle heads are guided by appropriate transport systems to the radiochemical workstation in the central laboratory. In this case also the partition wall between the hot cell and the sampling gallery is constantly "interrupted" by radioactive currents of the process.
US PS 4,493,792 describes a device in which the tap station
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outside the hot cell but is, however, considerably shielded. In this case also the sampling station contains a device of the manipulator type. A sample bottle body is introduced laterally into the sampling station, the manipulator then crosses, by means of a needle, a membrane of the bottle and introduces, by the needle, the desired sample into the bottle.
In this case also the problem described above arises, that radioactive currents of the process leave the hot cell.
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The present invention therefore has the task of improving the device of the above prior art so that it is distinguished, with a higher capacity, by a minimum danger of leakage of radioactive constituents.
This task is solved by a device in which the support of the sample containers is guided, by means of an electric drive, between the sampling or sampling station and the examination station. Lines run from several sampling points at each component of the process, to a common head of the sampling station and the support has a counter-head, the head and the counter-head being configured so that by a simple rectilinear movement of the support vis-à-vis the head, the sample containers are connected to the corresponding pipes so that the samples can be introduced into the containers
Therefore, in the case of the present invention, the sampling takes place inside the hot cell.
Only samples arrive outside, but no process flow. As, in the present invention, the support of the bottles can be driven by an electric control, there is no appreciable exchange of air between the hot cell and the environment. As the hot cell is normally kept at a slight depression, a little air flows inside. Sampling takes place in an extremely simple way, because
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The approaching of the support or respectively of the sample container occurs exclusively by a linear movement of the support. No additional manipulator or remote control device is required.
It is further important that at a sampling station, several samples of various liquids can be taken at the same time. This allows a very significant reduction in the price of the sampling stations.
Another important advantage of the invention resides in the fact that the individual components of the sampling system can be easily changed, even under the necessary remote control conditions, thanks to the remote control systems present anyway in the hot cell.
Decontamination of the support, the sample containers and the entire sampling system is very simple, which further reduces the danger of entrainment of radioactive materials.
Finally, it is relatively easy to remedy disturbances such as, for example, a support which is trapped in the tubular pipe system.
The invention will be better understood and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly during the explanatory description which follows, made with reference to the accompanying diagrammatic drawings given solely by way of example illustrating a mode. of the invention and in which:
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- Figure 1 shows an exploded view of the device according to the invention; - Figure 2A shows the drive portion of the support; - Figure 2B shows the part of the support supporting the sample containers; - Figure 2C shows the stubborn needle part of the support; - Figure 2D shows the sampling station;
- Figure 3 shows a diagram of the configuration of the holes (plan view) of a sampling station in Figure 2D; - Figure 4 is a sectional view of a valve in the sampling station; and - Figure 5 is a perspective view of part of a hot cell with process components and the lines for the sampling system according to the invention.
We will first close in FIG. 5. In a hot cell of an installation for nuclear reprocessing, there are several chassis 2 where components 3 of the process are arranged. In components 3 the process steps for reprocessing are completed. The components 3 are connected to each other along the course of the process currents, by tubular conduits.
Samples of process fluids should be taken from various locations in the reprocessing process. In the embodiment of Figure 5, the two chassis 2 shown each have a station 4 for taking samples. Tubular lines, not
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shown, depart from the individual components 3 of each chassis, to an assigned sampling station 4, each process fluid thus constantly circulating during normal operation in these tubular conduits (that is to say in times when it there is no sampling).
Lines 5, which pass through the wall 6 of the hot cell 1, go to each station 4 for taking samples. These pipes 5 are joined in a collecting pipe 9 by means of remote-controlled connections 8, in a passage 7 located outside the hot cell 1, leading to an examination station (not shown) placed outside the hot cell 1. This examination station corresponds to the central laboratory mentioned above.
In the lines 9 and 5, a sample holder 10 is movable between the examination station and the stations 4 for taking samples. By changing the connections 8, a support 10 can be directed to a chosen sampling station 4.
Several supports 10 may also be in simultaneous use, as long as determined minimum distances are maintained between two moving supports.
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We will now refer to Figure 1.
It shows an exploded view of part of the pipe 5 shortly before the sampling station, and it is understood that the sections of pipe shown individually form a sealed and attached pipe. In this pipe, a support 10 is mobile, which support 10 has also been cut in three
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components lOa, lOb and 10c for its representation. The three components 10a to 10c actually form a single body. The cut-out part 10a represents the drive part, the part 10b the part of the support for the sample vessels and the part 10c the needle head part of the support 10.
Inside the pipe 5 is a continuous rail 11 in the form of a flat plate with a guide groove 12. In the guide groove 12 are placed electrical pipes 13 on which a carriage 14 which is located rubs in the training part lOa. By these electrical conduits, the support 10 receives control signals for its movement as well as, if necessary, the electrical energy for its drive. Furthermore, the support can also obtain its energy supply by means of batteries which it carries.
In the drive part 10a is further provided a drive unit 15 which has an electric motor, if necessary a transmission as well as a pair of wheels 16 and a back pressure roller 17. The pair of wheels 16 moves on the rail 11 while the back-pressure roller 17 rests on the c8t6 of the internal wall of the pipe 5 which is opposite to the rail 11. The batteries mentioned can be placed in a box 18 placed at the rear end of the support 10, as well as the control electronics for controlling the drive unit 15 (see FIG. 2A).
Part 10b of the sample holder of Figure 2B is folded securely to part 10a. This part lOb can also have
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pairs of wheels. The essential part, however, is a magazine 19 which can receive several sample containers 20 or respectively sample bottles in chambers 20 ′ parallel to each other, which containers are directed parallel to each other and with their longitudinal axis parallel to the main axis 21 of the support 10.
The magazine 19 is retained in the case 22 ′ of the support 10 against any rotation, so that the orientation or respectively the position of each sample support 20 is established unequivocally (in cooperation with the unequivocal position of the support 10 in due to the guide groove 12).
The magazine 19 also has a central opening 22 which has lateral widenings or bayonet slots 23 respectively. Furthermore, small stop recesses 24 are provided at the lower internal dimension of the central opening 22, which is known in general, such as bar locks. The central opening 22 with the lateral enlargements 23 and the stop recesses 24 serves to connect a needle head plate 25 (FIG. 2C) which is part of the head piece lOC, to the magazine 19. The head piece needles 10C contains said needle head plate 25, to which is attached a central tube 26 with pins 27.
This tube 26 with the lugs 27 is introduced into the central opening 22, and the needle-headed plate 25 is then turned until the lugs 27 engage in the retaining noses 24, thereby ensuring a unequivocal relative position in rotation between the
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plate 25 and the magazine 19. A compression spring 28 also surrounds the central tube 26, which bears against the back of the plate 25 and the front side of the magazine 19.
The plate 25 of the needle case has several pairs of needles 29, one pair of needles per container 20 of the sample. The sample containers have, on their side facing the pair of needles 29, a membrane 30 which can be crossed by needles 29. In the normal state of transport, the tips of the needles 29 are at a certain distance vis with respect to the corresponding membrane 30. As soon as the plate 25 of the needle head is pressed, against the force of the spring 28, in the direction of the magazine 19, the needles 29 pass through the membrane 30. It is clear that thus the plate 25 is movable forwards and backwards in the axial direction with respect to the bolt 22 ′ of the support 10.
The other ends of the needles 29 pass through the plate 25, which has openings at its external dimension or respectively before, which communicate with the needles. In each case, two of these openings 31 open into a recess 32 in the external dimension or respectively before the plate 25.
On the external or respectively front side of the plate 25 of the needle head is also provided a central opening 33 which is in connection with the central tube 26. The central tube 26 has several radial openings 34 which, looking in the axial direction , are found at
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just about in the area of the tips of the needles 29. These are the outlet openings for a decontamination liquid.
Referring to FIG. 2D, the station 35 for taking samples will now be described.
At the end of the pipe 5 is welded an annular flange 36 to which is fixed a corresponding flange 37 of the case 38 of the sampling station by means of a connection 39 by clamps.
The sampling station has a valve block 40 to which are fixed a certain number of pairs of lines 41a to 41f.
In these pairs of pipes circulate the process liquids. The pairs of pipes are also connected to each component 3 (Figure 5). Each pipe of a pair 41 opens out through holes 42 in the valve block 40, in a corresponding valve chamber 43, and this so that the holes 42 open out at separate points in the valve chamber 43.
Each valve chamber 43 has an extension 44 in which the valve bodies 45 are guided so as not to be able to rotate. The valve bodies 45 are movable in the axial direction of their central axis 46 and can take two extreme positions. In a first extreme position, where the valve body partially protrudes from the valve block 40 in the direction of the support 10, an annular groove 47 of the valve body 45 is directly opposite the point of mouth of the bore 42, therefore the fluid of process can flow from a hole 42 to
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another perging 42 of a pair of pipes 41.
This position will hereinafter be referred to as "closed position".
At the other limit position of the valve bodies 45, in which the latter are pushed further inside the valve block 40, this circulation is interrupted. On the contrary, the process fluid circulates from a hole 42 through a recess 48 and a hole 55 leaving this hole 48, parallel to the central axis 46, in the valve body 45, towards an opening 50 (FIG. 4) at the side of the valve body 45 facing the support 10. Correspondingly, the other hole 42 for the return pipe is also facing another recess 48 'with hole 55' and opening 50 'of the valve body.
The two openings 50 and 50 ′ of the valve body 45 are directed so as to face directly the two openings 31 of a pair of needles 29 in the support 10. This also gives flow communication between the pairs of pipes 41, the pairs of needles 29 and the containers 20 of the sample.
The valve block also contains a central passage bore to which is fixed, on both sides, a flushing pipe 51. The "inside" part, that is to say directed towards the support 10, of the pipe ringing 51 has a ringing head 52 which has several radial holes 53 which are aligned with the pergages 34. The ringing head 52 is dimensioned so as to fit in the central opening of the support 10.
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The mode of operation of the device according to the invention will be described below.
For taking a sample, the support 10 is sent to the examination station with coded sample containers 20. Coding is any code that can be read automatically, for example, a bar or color code, a magnetic code, etc.
The sample containers are sealed with their diaphragm 30 at their opening dimension. Next, the plate 25 of the needle head is put in place and fixed by the bar lock (26,27; 22 , 23, 24), the needles 29 not yet passing through the membrane 30. Then, the support 10 is introduced into the collecting pipe 9. According to the position of the connection 8 (FIG. 5) and being guided by the electric pipes 13, the support 10 moves, by electrical drive, to a chosen sampling station 4.
As the support 10 approaches the sampling station 35, its central opening 33 passes over the rinsing head 52 until the bottoms of the recesses 32 come in.
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contact with the front dimensions of the valve bodies 45. By the largest forward movement of the support 10, the plate of the needle head 25 is moved against the force of the spring 28 in the direction of the magazine 19. The pairs needles 29 then pass through each membrane of their assigned sample container 20, so the tips of the needles are inside the sample container.
During a further movement of the support in advance, the valve bodies 45 are moved from their closed position to their open position, where the
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circulation connection between the pairs of pipes 41 is interrupted and circulation through each container 20 of the sample occurs, so that it is filled.
It must be recognized that the entire approach of the support to the sampling station 35 occurs exclusively by the advance movement of the support. No other remote-controlled "manipulation" is necessary. Separation occurs in reverse. By the backward movement of the support (backward movement), the valve bodies 45 return to their closed position and close the flow communication between the needles 29 and the pipes 41. When the support is further retracted, the plate 25 is again moved away from the magazine 19 by the spring 28 and the needles come out of the sample containers 20. The support can then be brought back to the examination station by being electrically controlled, and thus bring with it a certain number of samples of various kinds.
It can be seen from the foregoing description that in the case of the invention, the sample containers for taking samples no longer have to be removed from the
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support and that all the taking of samples is exclusively "controlled" by the movement of advance and backward of the support 10. No additional action is necessary to withdraw the samples.
During. docking or separation, we can also perform a decontamination of the support, to prevent any entrainment
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no need for radioactive and / or toxic substances. For this purpose, the ringing line 51 is used with the rinsing head 52 and the holes 53 as well as the central tube 26 with the holes 34.
Preferably, decontamination occurs during separation and in the phase of the return movement of the support 10, where the valve bodies are already in their "closed position", but where the needles have not yet emerged from the sample tanks. . This is where we can best avoid mutual contamination. In this phase, a remote-controlled decontamination liquid is introduced through the rinsing line 51 to the ringing head 52 from which it exits, through the holes 53, in the central tube 26, and from there through the holes 34 to decontaminate the needles as well as the outer sides of the membranes 30.
Depending on the duration of the supply of the decontamination liquid, the external side of the plate 25 can also be decontaminated, as well as the space in front of the valve block 40,
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that is to say the valve bodies 45.
For draining the decontamination liquid, an additional pipe, not shown, which opens into the space of the pipe 5 in front of the valve block 40. If the sampling station 35 is provided so that its axis is vertical, the ringing pipe 51 may also have the form of a tube with two walls, the internal tube then serving for the supply
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in decontamination liquid while the external tube serves as a "second treatment pipe" for the evacuation of the decontamination liquid.
Total decontamination of the piping system (9, 5) is also possible and is necessary from time to time. For this purpose, one can place, in the tubular conduits, a separate vehicle driven by decontamination battery which has a pressurized bottle with decontamination liquid and sprays it in front of it. This vehicle goes through all of the tube sections. After the return of the vehicle, a drying process is then necessary to ensure the sliding contact or respectively the transmission of energy for the support. For this purpose, a drying gas can be sent from the examination station, through the system of tubular pipes, which flows, via the described reprocessing pipe, into the hot cell.
We will explain, below, with reference to
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Figure 4, further details of the valves. In the schematic sectional view, one can see the valve block 40 with valve body 45 in place as well as the two holes 42 which are assigned to it, which open into the valve chamber 43. The valve body is pressed by a spring 54 at its limit position, in which its annular groove 47 produces a flow connection between the two bores 42.
It should be mentioned here that the sum of the forces of the springs 54 for the valve bodies 48 is greater than the force of the spring 28 in the support 10. This is thus ensured when docking. the valves will only open
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when the needles 29 have passed through the corresponding membrane 30 and, conversely, upon separation, the valves will close before the needles are withdrawn from the sample containers.
FIG. 4 also shows, clearly, the recesses 48 and 48 ′ of the valve body 45, which open, through axial bores 55 or respectively 55 ′ towards the openings 50 or respectively 50 ′ at the external side of the valve bodies. If the valve body is pushed against the force of the spring 28, inwards, in the valve block 40, a hole (on the left in FIG. 4) is connected in collapsing communication with the opening 50 and the other pergage 42 (on the right in FIG. 4) with the opening 50 '.
Since the openings 50 and 50 ′ must be exactly aligned with the openings 31 in the needle head plate 25, the valve body 45 must be guided in the valve block in an exact orientation, so that it cannot rotate. There are various possibilities in this case. On the one hand, the extension 44 and the cutout 56 which corresponds to it in the valve body can be unequivocally defined by an appropriate shape (for example rectangle, triangle, etc.). On the other hand, it is also possible to provide a tightening spring connection with a dovetail guide.
Other construction possibilities, which allow axial displacement of the valve body, but prevent its rotation, can be used.
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The electrically driven supports must move at a relatively high speed through the tubular pipe system. So that the docking does not however occur with too great a "violence", explorable marks (mechanical, optical, electrical, magnetic, etc.) can be provided in front of each sampling station, which are recognized by sensors of the support, as a result of which the speed of advance of the support is slowed down or respectively a braking process begins.
In the event of disturbances in the sampling system, the following measures can be taken: the sampling station itself can be changed quite simply by the remote control systems placed inside the hot cell , and that by the usual points.
In addition, the part of the pipe 5 placed inside the process cell, directly in front of the sampling station, can have the form of an exchangeable flying tube, so that it can also be easily exchanged. remote control conditions. If a defect occurs during docking or separation, this flying tube can also be exchanged, at a distance, with the support 10 located inside of it.
If a fault occurs in the transport of the support inside the tubular piping system, an electrically operated recovery box can be driven through the tubular piping system.
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up to the defective support, which leads to this, on return, to the examination station.
Mating can occur by automatic mating, magnetic or other forces. If this does not succeed, the recovery box can push the defective support forward to a selected sampling station 4, or the support can be exchanged remotely, together with the flying tube .
If that does not succeed either, for example because the support is completely wedged in the system of tubular conduits, one must then determine the exact position of this one and one can then also again, by remote-controlled tools, to exchange the corresponding tube section with the support it contains.
For this purpose, the tubular pipe system is formed by sections of tubular pipes which are clamped to each other.
As previously indicated, the entire tubular piping system is under a slight overpressure while the hot cell is at a slight depression, therefore involuntary entrainment of radioactive or toxic substances in the open air can be avoided. In addition, the tubular pipe system must go from the outside to the hot cell with a slight slope so that during the decontamination process of the entire System described above, the decontamination liquid always returns to the hot cell.
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Inside the system of tubular conduits can be arranged various sensors, with the help of which the exact position of a support can be determined. For this purpose, induction lines or other known sensors can be used which indicate the presence or absence of a support.
Finally, reference is again made to FIG. 3 which shows a diagram of the drilling holes of the valve block. Each pair of pipes 41a to 41f is shown, as well as their collapse connection by the perches with the corresponding valve chambers 43a to 43f. Finally, the central flushing line 51 can also be seen.