Brevet FR2031530A1 — publié le 19701120

- 1 - 2031530 La présente invention se rapporte à des caissons pour des réacteurs nucléaires à tubes sous pression, refroidis par de l'eau et dans lesquels un bassin de rechar ement est disposé au-dessus du réacteur. 5 Un réacteur à tubes de pression est un réacteur du type dans lequel le combustible nucléaire est contenu par une série de tubes sous pression traversés par un réfrigérant. Il est courant dans de tels réacteurs que les prolongements des tubes se terminent dans un bassin contenant de l'eau disposé 10 au-dessus du réacteur, l'eau servant de bouclier lorsque le combustible est retiré. De tels réacteurs peuvent être contenus dans une stmcture dont le dessus est plat et sert à porter le bassin d^echargement ainsi que les accessoires de chargement, mais du fait & la pression élevée qui peut se développer -dans le cais-15 son en cas d'accident grave ayant pour résultat de libérer un volume important de réfrigérant sous pression, le fond du bassin doit être supporté par une grille robuste (à travers laquelle passent les prolongements des tubes sous pression) capable de résister aux charges élevées qui lui sont imposées. Il est peu 20 pratique de réaliser une grille robuste pouvant être enlevée facilement pour permettre d'accéder au réacteur*de sorte que pour remplacer des tubes sous pression abîmés il faut s'approcher du sommet du réacteur en passant sous le ba&siE. de rechargement. Du fait de la complication des prolongements des tubes 25 sous pression, le remplacement d'un tube peut être une opération longue et coûteuse. Suivant la présente invention, un caisson pour un réacteur nucléaire à tubes sous pression, refroidi par de l'eau, est divisé par une barrière en une chambre inférieure dans laquelle 30 est logé le réacteur et son circuit du. réfrigérant et une chamfrre supérieure servant à loger le bassin de rechargementjjLa barrière formant un bouclier biologique et comprenant une membrane qui forme le fond de la structure du bassin et qui peut être enlevée pour permettre d'accéder au sommet du réacteur, des dispositifs 35 de détente normalement' fermés équilibrant "les "pressions dans- 1®b chambres, en. cas d'urgence. Dans le cas d'accidents très gravesyla pression de-bre inférieure est relâchée dans la chambre supérieure pour éviter toute surpression du caisson du réacteur. Dans le cas d'un 40 tel accident, les pressions qui s'exercent de chaque côté de la 70 05847 - 2 - 2031530 "barrière « nn -h £ D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard du dessin annexé dont la fjgire unique représente une coupe partielle d'un caisson de réacteur nucléaire à tubes sous pression,selon l'invention. Le coeur du réacteur nucléaire représenté sur le dessin comprend une cuve 1 contenant un ralentisseur à eau lourde à travers lequel passent les tubes sous pression 2. Le réacteur contient 316 de ces tubes sous pression,mais un 3eul d'entre eux est représenté sur le dessin. Le réacteur comporte un caisson en béton précontraint 3 qui est divisé en une chambre supérieure et une chambre inférieure, 4 et 5,par une barrière 6. La chambre inférieure 5 contient le réacteur,tandis que la chambre supérieure 4 contient un bassin de rechargement 7 dans lequel pénètrent les prolongements 8 des tubes sous pression 2. La barrière 6,est d'une manière générale»en béton et forme avec l'eau du bassin 7 un bouclier biologique entre le réacteur et le personnel qui peut se trouver dans la chambre supérieure, mais la barrière comprend' également une membrane amovible 9 en acierAui forme le fond du bassin. La barrière est traversée t par six tionduits 10 qui relient la chambre inférieure à la chambre supérieure. Chacun des conduits est fermé par un diaphragme 11 qui est conçu de manière à se rompre lorsque la pres-si?n^ani la chambre inférieure ou dans la chambre supérieure dépasse une valeur comprise entre 0,35 et 0,7 bars. Le réfrigérant est d'habitude de l'eau légère et il s'écoule en montant à travers les tubes ans pression 2 en effectuant un échange de chaleur avec le combustible nucléaire. CLëLïlS / Le réfrigérant passe depuis des branchements latéraux 3i2/les prolongements 8 des tubes sous pression pour er3?rer/des collecteur^- 13 qui l'amènent à un tambour 14 où l'eau et la vapeur sont sé-ci ' eau parées. La vapeur/est acheminée- par un tuyau 15 vers une turbine (non représentée) et l'eau est renvoyée aux extrémités inférieures des tubes sous pression au moyen de tuyaux de descente 16, de pompes de circulation 17 et de collecteurs .18. Des accumulateurs hydrauliques 19 sont reliés au circuit du-réfrigérant 70 05847 - 3 - 2031530 et -ont pour but âe continuer à fournir du réfrigérant pendant une durée suffisante pour permettre un arrêt méthodique en cas d'accident causant une diminution de 1'alimentation en réfrigérant, effectuée par les pompes de circulation. Il existe deux 5 de ces circuits de réfrigérant dont chacun dessert 158 . tubes sous pression. Le combustible nucléaire est remplacé pendant que le réacteur est en fonctionnement par une machine de rechargement 20 pouvant se déplacer à l'intérieur du bassin 7. La machine est destinée à venir en prise avec un prolongement 10 d'un tube sous pression choisira enlever son bouchon de ferme-turf à changer le combustible,à remettre en place le bouchon et transporter le combustible usé jusqu'à un compartiment d'emmagasinage» i Dans le cas d'une petite fissuie dans le circuit du réfri 15 gérant, la vapeur et tous les produits de fission libérés seraient maintenus à l'intérieur de la chambre inférieure 5. Cependant, dans le cas extrêmement peu probable d'une fissure importante ou d'un certain nombre de fissurasse produisant simultanément, et se traduisant par un dégagement excessivement im-20 portant de vapeur, la pression dans la chambre inférieure dépasserait la limite maximale prévue d'environ 0,35 à 0,7 bar et provoquerait la rupture des diaphragmes 11i Les volumes.combinés deg chambres supérieure et inférieure sont suffisants pour contenir tout échappement possible de vapeur et autres substances à une pression ne présentant aucun risque. 25 Du fait que les pressions résultantes dans les chambres supérieure et inférieure seraient à peu près égales, il suffit que la structure qui constitue la membrane 9 formant le fond du bassin de rechargement soit légère et soit capable de supporter la charge statique de l'eau et de maintenir la pres-30 sion provisoire dans la chambre inférieure pendant un accident et de ce fait la membrane peut être facilement amovible ou partiellement amovible pour permettre d'accéder au réacteur afin d'y effectuer des réparations0 , 1 Dans la construction qui a été décrite, les prolon-35 gements des tubes sous pression traversant la membrane et y sont soudés. Un soufflet souple indiqué en 24 sert à réunir d'une manière étanche la périphérie de la membrane à la barrière afin de permettre des différences de dilatation thermique linéaire des prolongements et de la structure du caisson. Dans le 40 cas où il faut remplacer un tube sous pression ou accéder à la 70 05847 - 4 - 2031530 cuve pour remplacer un tube, une partie de la membrane contenant un groupe de tubes est coupée et est soulevée, avec les tubes corresrpccdardgâ.ont les extrémités inférieures sont détachées de la tuyauterie qui se trouve en-dessous de la cuve. Dans une autre 5 construction, les prolongements des tubes sous pression se terminent en-dessous de la membrane et cette dernière comporte des ouvertures d'accès (pour les prolongements) qui sont fermées par des vannes. Pour recharger un tube sous pression, la machine de rechargement est reliée d'une manière é tanche à la vanne et un tube 10 télescopique cLe la machine est allongé pour venir en prise d'une façon étanche avec le prolongement du tube sous pression ; le combustible étant ensuite transféré à travers le tube. Dans une seconde variante de construction, les prolongements des tubes sous pression sont soudés à la membrane et 15 sont fermés par un capuchon qui peut être enlevé pour le rechargement. Pour permettre les dilatations thermiques, des joints formés par des presse-étoupe coulissants relient les prolongements aux tubes sous pression et pour accéder au réacteur^afin de le réparer , la membrane peut être soulevée avec les 20 prolongements des tubes sous pression. Dans chacune des constructions décrites, les conduits qui relient la chambre inférieure à la chambre supérieure pour- se raient être fermés par des panneaux/rabattant au lieu de l'être parcfes diaphragmes pouvant se rompre. 25 Dans une autre variante, les conduits qui relient la chambre inférieure à la chambre supérieure pourraient le faire à travers le bassin de rechargement (comme indiqué en pointillé sur le dessin)»de sorte que dans le cas d'une décharge de la pression dans la chambre supérieure, les gaz et la vapeur d'eau 30 dégagés sont débarrassés des contaminants radio-actifs en traversant l'eau du bassin, les conduits indiqués en 21 peuvent présenter line forme de U rerrverséyèt peuvent être fermés par des soupapes de détente22 disposées dans la chambre inférieure. La charge - de l'eau du bassin pourrait être utilisée pour femer 35 les soupapes 22, les ouvertures des conduits peuvent être entourées d'un manchon à l'intérieur du bassin , comms indiqué en 23 pour faciliter le mélange de la vapeur et des gjz avec l'eau de façon à augmenter la condensation de la vapeur et diminuer la pression dans le caisson. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif , mais nullement limitatif et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 70 05847 - 5 - 2031530 REVENDICATIONS 1. Caisson pour un réacteur nucléaire à tubes sous pressionyrefroidi par de l'eau, caractérisé en ce qu'il est divisé par une barrière en une chambre inférieure,dans laquelle 5 est logé le réacteur et son circuit du réfrigérant,et une chambre supérieure,dans laquelle est logé un bassin de rechargement, la barrière formant un bouclier biologique et comprenant une membrane formant le fond du bassin, cette membrane étant amovible pour permettre d'accéder au sommet du réacteur, des dis-10 positifs .de détente normalement fermés servant à équilibrer les pressions dans les chambres en cas d'urgence» 2. Caisson suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes sous pression du réacteur comportent des prolongements qui traversent la membrane et qui y sont soudés, les 15 prolongements étant fermés par des vannes ou des bouchons amovibles, des soufflets souples réunissant d'uœ manière étanche la périphérie de la membrane à la barrière afii de permettre des différences de dilatation thermique linéaire des prolongements et de la structure du caisson. 20 3. Caisson suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes sous pression des réacteurs comportent des prolongements verticaux qui se terminent en-dessous de la. membrane, celle-ci comportant des-ouvertures d'accès qui sont fermées par des vannes. 25 4. Caisson suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes sous pression des réacteurs comportent des prolongements qui traversent - la membrane et y sont soudés, les prolongements étant fermés par des capuchons amovibles et étant reliés d'une façon amovible aux tubes sous pression par des joints 30 formés par des presse-étoupe coulissants permettant les dilatations thermiques linéaires des tubes sous pression et de la structure du caisson. 5. Caisson suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dispositifs normalement fer-35 més de détente de la pression sont constitués par au moins un conduit s'étendant entre les chambres à travers la barrière, le conduit étant normalement fermé par un panneau rabattu qui est destiné à s'ouvrir lorsque la pression dans la chambre, inférieure dépasse d'une valeur choisie au préalable la pression régnant 40 dans la chambre supérieure» 70 05847 - 6 - 2031530 5. Caisson suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 4, caractérisé en ce que les dispositifs de détente normalement fermés comprennent- au moins un conduit s'étendant entre les chambres à travers la barrière, le conduit 5 étant fermé pay un _diaphragme agencé de manière à se rompre lorsque la pression^dans la chambre inférieure dépasse d'une valeur choisie au préalable la pression de - la chambre supérieure. 7. Caisson suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 4, caractérisé en ce que les dispositifs de détente 10 normalement fermés comprennent au moins un condtai'b s'étendant entre les chambre à travers la barrière, le conduit étant fermé dans la chambre supérieure par le liquide du bassin et dans la chambre inférieure par une soupape de décompression, agencée de telle sorte que lorsque la pression dans la chambre 15 inférieure dépasse d'une valeur choisie au préalable la pression dans la chambre supérieure, la pression de la chambre inférieure est relâchée dans la chambre supérieure à travers le bassine 8. Caisson suivant la revendication 7» caractérisé en 20 ce que le conduit est formé par un tuyau ayant la forme d'un U renversé, l'extrémité du tuyau se trouvant dans le bassin étant entourée $^un/^¥m'de faciliter le mélange de la vapeur et des gaz avec l'eau du bassin,lorsque la pression dans la chambre inférieure est rfe£Lâchée dans la chambre supérieure.