Brevet FR2025612A1 — publié le 19700911

La présente invention se rapporte à une cuve-de modéra- teur pour des réacteurs nucléaires à tubes pressurisés, la cuve comprenant une partie cylindrique et deux couvercles, l'un supérieur et l'autre inférieur, auxquels les tubes pressurisés sont reliés rigidement par l'intermédiaire de tubes-entretoises. le liquide modérateur utilisé dans les réacteurs nucléaires à tubes pressurisés, tel que par exemple du D20, se trouve généralement sous une pression très faible, de sorte que la fabrication de la cuve de modérateur ne semble pas poser de problèmes particuliers. Ceci n'est cependant pas le cas, étant donné que les tubes pressu- risés du réacteur dans lesquels se trouvent les éléments de combustibles baignant dans le fluide réfrigérant, doivent traverser le fond et le couvercle de la cuve de modérateur et y être fixés. Par ailleurs, il faut que le fond et le couvercle de la cuve de modérateur puissent supporter les efforts en compression des différents tubes pressurisés ainsi que les sollicitations provoquées, par exemple, par le dispositif de chargement et les forces de réaction des conduites y raccordées. Ces éléments de la cuve de modérateur doivent donc être d'une résistance et d'une rigidité à toute épreuve. On avait coutume jusqu'à présent de réaliser le fond et le couvercle de la cuve en construction allégée à grande rigidité. C'est ainsi que le couvercle et le fond étaient réalisés à partir de deux plaques tubulaires relativement fortes, assemblées à une distance bien déterminée l'une de l'autre par des tubesentretoises. Â ces tubes-entretoises étaient raccordés, par soudage, d'un coté les tubes pressurisés et de l'autre coté les conduites d'arrivée ou de départ du fluide réfrigérant. Une grande résistance à la fixation des fonds et couvercles ne pouvait cependant être obtenue qu'en prévoyant des soudures de section importante aux points d'assemblage avec les tubes-entretoises.Or, des cordons de soudure de très grande section entratnent un retrait difficilement prévisible des tôles en direction radiale, de sorte qu'il fallait procéder ultérieurement à des opérations d'usinage mécanique des tubes-entretoises soudés, afin de respecter les tolérances très serrées imposées pour la structure du coeur du réacteur. I1 est évident que tout le processus de fabrication est très long et il s'y ajoute encore de façon aggravante qu'un endommagement de quelques tubes-entretoises au cours de l'opération d'usinage mettait en cause une utilisation possible de l'élément tout entier de la cuvez En raison du diamètre sans cesse croissant adopté pour de telles cuves de modérateur, il convient également d'examiner le cas des fours nécessaires au recuit de normalisation des couvercles terminés.De plus, le transport d'éléments aussi grands pose des problèmes de plus en plus difficiles à résoudre. Il fallait donc trouver de nouvelles -méthodes de construction pour ces éléments et éliminer au maximum l'importance des traitements de recuit et de rattrapage ainsi que le problème du transport Une construction qui satisfait aux impératifs précités est décrite par la présente invention et se caractérise par le fait que le cotyer- cle et le fond sont réalisés à partir d'une multitude de poutres parallèles fixées de chant sur la partie cylindrique de la cuve du modérateur de manière à former une grille, par le fait que les tubes-entretoises sont insérés chaque fois entre deux poutres voisines et reliées rigidement à celles-ci et par le fait qu'on prévoit pour l'obturation étanche du couvercle une plaque tubulaire, perforée conformément à la grille que constituent les tubeaentretoises et soudée au couvercle et à la partie cylindrique de la cuve. Pour cela, les tubes-entretoises sont munis à chaque extrémité d'une paire de pattes formant bride, dont l'écartement axial est légèrement inférieur à la hauteur des poutres avec lesquelles les tubes-entretoises sont assemblé-s par serrage.Les poutres sont solidaires de la partie cylindrique de la cuve de modérateur et leur écartement réciproque est déterminé par des traverses vissées0 les tubes-entretoises sont placés dans les mailles ainsi déterminée80 L'espace libre demeurant entre les tubes-entretoises, les poutres et les t8les d'étanchéité est rempli au moins partiellement de billes d'acier sur lesquelles coule de l'eau de refroidissement pour arrSter le rayonnement du réac teur. Pour mieux comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire à titre indicatif et non limitatif un mode de réalisation représenté sur le dessin annexép.Sur le dessin : La figure 1 est une coupe axiale d'une cuve de modérateur conforme à l'invention; la figure 2 est coupe - transversale suivant II- II de la cuve repré8entéè-sur la figure 1; la figure -3 est une coupe parallèle aux poutres du fond de la cuve; la figure 4 représente uneoeupe perpendiculaire aux poutres; la figure 5 est une vue en plan partielle d'un tel fond ou couvercle qui permet de voir la répartition des tubes entretoises, des poutres et des traverses. Comme il est représenté sur la figure 1, la cuve de modérateur se compose d'une partie cylindrique 1, d'un couvercle 2 et d'un fond 3. le couvercle et le fond sont remplis d'eau et chaque élément comporte une arrivée d'eau 8 et une sortie d'eau 80. Entre les tubes-entretoises 4 du fond ou encore du couvercle sont soudés les tubes pressurisés proprement dits 43 qui forment - parce qu'ils contiennent les éléments de combustibles non représentes sur le dessin - la grille du corps de réacteur, ce qui ressort de façon plus claire de la figure 2. Une ou plusieurs conduites 9 sont prévues pour permettre l'écoulement du liquide modérateur. Le fond 3 et le couvercle 2 présentent pratiquement la meme structure, de sorte que la construction d1un fond représenté sur les figures 3 et 4 est également valable pour celle d'un couvercle 2. la vue en plan montre que les différentes poutres 5 sont juxtaposées de chant de manière à former une grille. Sur la figure 4, cette grille est représentée en coupe transversale. Chaque poutre comporte aux deux extrémités un bloc de fixation 51 soudé qui est vissé sur la saillie il de la paroi cylindrique de la cuve de modérateur. les tubes-entretoises 4 comportent à chaque extrémité une paire de pattes 41, 42, ces pattes venant se placer sur les poutres 5 comme il est représenté sur les figures 4 et 5. Comme leur écartement est légèrement plus petit que la hauteur de ces poutres 5, on les engage à l'état chaud entre les poutres, puis on les tourne pour que les pattes viennent se placer au-dessus des poutres sur lesquelles elles se serrent en se refroidissant. Comme la precision avec laquelle ces tubes-entretoises sont répartis sur la totalité de la section du fond 3 est dlune importance capitale, la répartition uniforme des différentes poutres est assurée au moyen de traverses vissés 6. Pour pouvor introduire sans difficulté les tubes-entretoises dans les intervalles entre les poutres 5, on enlève chaque fois une paire de traverses juxtaposées qui sont ensuite remises en place. Pour obtenir l'étanchéité du fond, 11ne-tôle per forée 7 relativement mince est rapportée sur les faces supérieure et inférieure du fond et fixée par soudage aux tubes-entretoises 4 à la paroi cylindrique 1. Dans la partie marginale de ce fond, entre la partie cylindrique et les tubes-entretoises rapportés, on délimite au moyen de tôles placées en conséquence deux chambres 81 et 85, généralement annulaires, dans lesquelles se font l'arrivée et le départ de l'eau de refroidissement circulant dans lXespa- ce entre les tales d'étanchéitéV Cette construction permet d'obtenir des éléments d1une très grande résistance à la flexion en raison des poutres placées de chant, ces poutres tout comme les différents tubesentretoises qui les relient pouvant être usinées avec une très grande précision et sans déformation0 Comme ces éléments aussi bien que les autres éléments des fonds, par exemple les tales d'étanchéité 7, les blocs de fixation 51, les traverses 6 etc., peuvent entre fabriqués simultanément sur des machines-outils de type classique, il est possible de réduire le temps de fabrication de l'ensemble0 Qu cas où différentes pièces seraient rebutées, cela ntentratnera aucun retard pour l'achèvement dans lest élis du fond complet, de sorte qu'une telle fabrication peut être qualifiée comme comportant un faible risquez L'assemblage des diffërents éléments pour réaliser les fonds ou les couvercles peut se faire sur le chantier, ce qui résoud les difficultés de transport causées par le poilas, Âpres l'assemblage, aucun rattrapage n'est nécessaire0 De ce fait, il ntest pas nécessaire de soumettre les fonds à un traitement thermique de recuit, étant donné que les contraintes thermiques apparaissant dans les tôles d'étanchéité qui sont, par ailleurs, munies de compensateurs de dilatation thermique, sont au plus faibles. Une telle structure d'un fond ou couvercle de cuve permet également la réalisation de travaux de réparation sans que d'importants travaux de soudage affectent défavorablement les parties voisines Comme la fabrication d'un fond ou couvercle de cuve se ramène en fin de compte à un assemblage de différentes pièces préfabriquées, il n'est plus à craindre que des difficultés se présentent e n ce qui concerne le diamètre désiré ou nécessité0 Il va de soi que le mode de réalisation présenté sur les figures du dessin annexé se limite exclusivement aux carac téristiques essentielles et qu'on a renoncé à représenter les dé tails comme, par exemple, la possibilité de refroidir les tubes pressurisés par ruissellement, etcO REVENDICATIONS 1. Cuve de modérateur pour réacteurs nucléaires à tubes pressurisés se composant d'une partie cylindrique d'un couvercle supérieur et d'un couvercle inférieur ou fond, les tubes pressurisés étant assemblés rigidement par des tubes-entretoises aux couvercles précités, caractérisée par le fait que chaque couvercle se compose d'une multitude de poutres parallèles disposées de chant sur la partie cylindrique et formant grille, par le fait que les tubes-entretoises sont chaque fois mis en place entre deux poutres voisines pour être assemblées rigidement avec cellesci et par le fait que l'étanchéité du couvercle est obtenue au moyen dune plaque tubulaire ou tôle, perforée suivant la grille que forment les tubes-entretoises et assemblée par soudage avec les tubes-entretoises et la partie cylindrique0 2. Cuve de modérateur suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les tubes-entretoises sont munis à chaque extrémité d'une paire de pattes formant bride, dont l'écar- tement axial est légèrement inférieur à la hauteur des poutres avec lesquelles elles sont assemblées rigidement par serrage 3o Cuve de modérateur suivant les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les poutres sont fixées à distance les unes des autres par des traverses vissées et par le fait que les tubes-entretoises traversent les mailles ainsi formées. 4. Cuve de modérateur suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisée par le fait que les faces supérieure et inférieure de chaque couvercle sont obturées de façon étanche par une tCle soudée, l'espace libre compris entre ces tôles étant rempli de billes d'acier absorbant au moins partiellement le rayonnement du réacteurs