Brevet FR2045605A1 — publié le 19710305

Un bouchon tournant de fermeture dtune enceinte de réacteur nucléaire et tout particulîàrement de la cuve contenant le coeur doit assurer une étanchéité rigoureuse à la fois pen dant son immobilîte est-à-dire pendant le fonctionnement nor- mal du reacteur et pendant sa rotation correspondant par exemple au rechargement des éléments combustibles du réacteur Des joints statiques peuvent Etre utilises pour fermer ltespace entre le bouchon et la cuve lorsque ledit bouchon est immobile . Des joints dynamiques Font toutefois indispensables lors de la rotation du bouchon .Une troisième étanchéité est de plus souvent nécessaire pour permettre le remplacement de l'un ou l'autre de ces joints La présente ipuentiontdue aux travaux de Messieurs Claude Lepert du Groupement Atomique Alsacienne Atlantique et Michel Sauvage du Commissariat à l'Energie Atomique, a pour but de permettre cette triple étanchéité et d'eviter ainsi tout danger de fuite du fluide sous pression contenu dans la cuve quelle que soit la position du bouchon tournant Cette invention a pour objet un dispositif d'etanchei té pour bouchon tournant de fermeture d'une enceinte de reacteur nucléaire dans lequel le bouchon est prolongé par une couronne périphérique dtappui sur des organes de support et de soulèvement, dispositif qui- est caractérisé en ce qu'il comporte en dessous de la couronne, entre celle-ci et la partie supérieure de ltenceinte, une jupe coaxiale'a ladite couronne et solidaire de celle-ci, des joints statiques serrés entre cette jupe. et ladite enceinte en position basse du bouchon ou position de fonctionnement du réacteur et a l'extérieur de cette jupe un joint dynamique d'étanchéité de la fermeture du passage en des sous de ladite jupe soulevée lors de la rotation du bauchpn Selon une autre caractéristique de I1 invention, ce dispositif comporte des conduits dtalimentatips en gaz neutre sous pression percés dans la paroi supérieure de ltenceinte et débouchant entre celle-ci et la partie cylindrique du bouchon L'étanchéité est ainsi assurée-pendant le fonctionnement du réacteur par la jupe cylindrique'et les joints statiques interposés entre elle et la partie supérieure de l'enceinte. Par contre lorsque cette jupe est soulevée en même temps que le bouchon pour permettre la rotation de celui-ci une étanchéité absolue est assurée par le joint dynamique . Il est également possible de remplacer l'un ou l'autre de ces joints en faisant reposer la partie cylindrique du bouchon sur enceinte elle mbme et en utilisant la pression de gaz neutre comme joint d'étanchéité Divers autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront diailleurs de la description ci-desssous de modes de réalisation donnés à titre d'exemple non limitatif et représentés aux dessins annexés La figure I représente en coupe radiale un dispositif d'étanchéité d'un bouchon tournant La figure 2 représente également en coupe radiale une variante de réalisation de ce dispositif Le dispositif d'étanchéité représenté est monté entre la dalle supérieure t de la cuve 5 d'un réacteur nucléai-- re et un bouchon 2 de fermeture de cette cuve mais pourrait bien ente.ndu être placé sur toute autre enceinte analogue Le bouchon 2 est constitué par une partie cylindrique 3, solidaire de l'obturateur proprement dit 4 et faisant saillie latéralement par rapport à celui-ci, ainsi que pa-r une couronne périphérique 6 fixée, par exemple par des vis 8, sur le cylindre 3, des joiNts toriques d'étanchéité 10 étant interposés éntre ce cylindre 3 et la couronne 6 Cette-couronne 6 est solidaire d'une denture périphérique 12 permettant l'entraînement du bouchon en rotation Elle est prolongée à se partie inférieure autour du cylindre 3 par une jupe tubulaire 14 qui en position de fermeture du bouchon appuie sur la dalle t en écrasant-deux joints toriques 16 entre lesquels est éventuellement injecté un fluide sous pression complétant l'étanchéité La couronne 6 est par ailleurs soutenue-par des vérins 16 montés par l'intermédiairè de roulements à billes 20 sur ladite dalle 1 . Elle repose sur ces vérins et sa distance de ladite dalle 1 peut être réglée par ceux--ci .En position basse, ctest-à--dire dans la position représentée sur la figure 1, la jupe t4 est'appuyee sur la dalle 1 et les J'oints stati quel 16 assurent une étanchéité -réelle- empecfiant tout passage du fluide sous pression contenu à l'intérieur de la cuve 5 vers l'extérieur . L'immobilisation du bouchon 2 sur la cuve est assurée par au moins une butée 22 bloquée dans un évidement 24 de la couronne 6 et solidaire d'une bague 25 enfilée sur ltextrét mité filetée 26 d'un tirant 28 fixé dans la paroi extérieure de la cuve .Des écrous 27 immobilisant axialement cette bague 25 A ltextérieur de la jupe 14, entre celle-ci et les vérins 18, est disposé un joint d'étanchéité dynamique consti-, tué dans le cas de la figure 1, par un joint à liquide . Un godet annulaire 30 est en effet fixé de manière étanche grâce à des joints toriques 32 sur la dalle t . Il contient un liquide, de préférence du mercure, dans lequel plonge une virole 34 solidaire du couvercle 6.et coaxiale à la jupe 14 . De part et d'autre du godet 30, des anneaux 36, 38 délimitent deux chambres 40 interne et externe qui communiquent avec le godet 30 par des conduits de vidange 42 percés dans le fond dudit godet. Aucun échappement du mercure nlest alors possible, celui-ci ne quittant le godet 30 que pour pénétrer dans les chambres 40 ou inversement . Les surpressions ou dépressions incidentelles autour du bouchon sont par suite sans danger pour ce joint Par ailleurs aucun risque de vaporisation n'est à' craindre car le godet 30 est isolé de l'enceinte- chaude formée par la cu9 ve 5, par le cylindre et la jupe Lors du soulevement du bouchon en vue de sa rotation c'est-à-dire lors du spulèvement des vérins 18 après écartement des butées 22 hors des évidements 24., la jupe 14 est écartée de la dalle i; les joints 16 ne sont plus en contact avec cette dalle . Une étanchéité absolue est cependant assurée par l'ensemble de ia virole 34 et du liquide contenu dans le godet 30 . Pendant toute la rotation du bouchon, aucune fuite du fluide contenu dans la cuve 5 ne peut donc se produire et l'étanchéité .reste totale . La descente des vérins 18 libere ce joint dyna--' mique, qui ne joue plus qu'un r8le de sécurité, et serre à nouveau les joints statiques 16 entre la jupe 14 et la dalle 1 A l'interieur de la jupe 14, le cylindre 3 du bouchon forme un épaulement externe 44 qui fait saillie au des sus de la dalle 1 et par suite au dessus d'orifices annulaires 46 en communication, à l'intérieur de de cette dalle, avec des conduits 47 d'alimentation en un fluide neutre sous pression L'injection de ce fluide entre la dalle et le cylindre ainsi que la présence de joints toriques 48, 49 respectivement entre la couronne 6 et llobturateur 4 et autour des vis 8 permettent une étanchéité supplémentaire .Celle-ci est particulirement intéressante lorsqu'il est nécessaire de réparer ou de rempla cer l'un des joints dynamiques DU. statiques . Les vis 8 sont en effet dévissées et les joints 48 et, 49 'ferment le passage entre la couronne 6 et le cylindre 3 pendant cette operation qui rend inefficace les joints tO . Puis le cylindre 3 est appuyé sur la dalle 1 pendant que, les vis 8 étant complète- ment dévissées, la couronne 6 est retirée .L'étanchéité reste quand même valable puisque le cylindre 3 est appuyé sur la dalle 1 et que le fluide neutre, par exemple de 1-! argon, ferme le passage entre ces deux organes Le liquide remplissant le godet 30 pourrait être un liquide quelconque par exemple un métal maintenu à l'état li quide au moyen d'un système de chauffage tel qu'unie résistance chauffante montée dans les chambres 40 de part et d'autre dudit godet 30 . La virole 34 trempe dans ce liquide qui agit de manière analogue quelle que soit sa nature Dans d'autres cas il pourrait être préférable de remplacer le joint dynamique liquide par un ensemble de joints gonflables ainsi que représenté sur la figure 2 .Ces joints gonflables 50 et 52 sont alors montés dans un anneau 54 fixé de, manière étanche, par exemple avec interposition de joints toriques 56, Sur la dalle 1 . Ces joints 50 et' 52 appuient sur la surface latérale t4a de la jupe 14 et sont maintenus en contact avec elle pendant le soulèvement .Leur pression de gonflage et leur étanchéité sont en effet telles que l'étan- chéité ave-c la, jupe est assurée quelle que soit la position de celle-ci . Eventuel;lement un fluide sous pression peut être injecté entre les deux joints 50 et 52 Quel que soit le mode de réalisation du joint dynamique, la couronne 6 ou plus exactement ltensemble du bouchon 2 peut selon une variante de réalisation représentée sur la figure 2 être supporté au dessus de la dalle 1 par des vérins 58 dont la tige traverse un fourreau 60 solidaire de ladite couronne 6 et est fixée à la partie supérieure de ce fourreau Le vérin 58 permet ainsi à la fois d'assurer le soulèvement du couvercle 6,, sa descente et le serrage de la jupe 14 sur la dalle t et son immobilisation en rotation Diverses autres modifications pourraient d'ailleurs entre apportés au mode de réalisation qui vient d'être décrit, sans sortir du cadre de l'invention . REVENDICATIONS 1 ) Dispositif d'étanchéité poûr bouchon'tournant de fer- mesure diune enceinte de réacteur nucliaire dans lequel le bou- chien est prolonge par une couronne periphérique d'appui sur des organes de support et de soulèvement, caractérisé entre qutil comporte an dessous de la couronne, entre celle-ci et la partie supérieure de l'enceinte, une jupe coaxiale à ladite couronne et solidaire de celle-ci, des joints statiquesserrés entre cette jupe et ladite enceinte en position basse du bouchon ou position de fonctionnement du réacteur et à l'extérieur de cette jupe un joint dynamique d'étanchéité de la fermeture du passage en dessous de ladite jupe soulevée lors de la rotation du bou- chori 20r Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des conduits de gaz neutre sous pression sont percés dans ia paroi supérieure de l'enceinte entre, celle-ci et la partie cylindrique du bouchon 3 ) Dispositif suivant la revendication t, caractérisé en ce que les joints statiques sont des joints toriques, 4 ) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le joint dynamique est un joint à liquide comportant un godet annulaire rempli d'un liquide et monté fixe sur l'en- ceinte, dans lequel plonge une virole solidaire de la couronne du bouchon 5 ) Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le liquide est du mercure 6 } Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que- le liquide est un métal fondu et que le godet contez nant ce liquide est entouré par un dispositif de chauffage 70 > Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le godet contenant le liquide est entouré par une chambre interne et une chambre externe annulaires auxquelles il est' relié par des conduits de vidange . 8 J Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le joint dynamique comporte deux joints gonflables montes dans une pièce tubulaire fixée de manière étanche sur l'enceinte et maintenus en contact avec la surface latérale de la jupe-