Brevet FR2098235A1 — publié le 19720310

La présente invention est relative à des bagues d'étanchéité tubulaires pour réacteurs nucléaires et concerne plus particulièrement des moyens de maintien et de manipulation de bagues tubulaires lors de leur remplacement. L'étanchéite nécessaire entre la cuve à pression et le couvercle d'un réac-5 teur à eau sous pression peut être obtenue par une paire de bagues métalliques tubulaires du genre de celles disponibles dans le commerce. Les bagues tubulaires, qui ont un diamètre de tube d'environ 12 mm et qui sont recouvertes d'une mince couche d'argent, sont logées dans des rainures concentriques pratiquées dans la face horizontale d'une collerette de cuve ou d'une collerette de couver-10 cle. Elles sont habituellement percées d'ouvertures du côté haute pression pour obtenir une haute pression à l'intérieur du tube pour obliger les parois de celui-ci à établir uh contact intime avec la rainure ainsi que pour empêcher la bague tubulaire de se déformer. Au début, les rainures étaient usinées dans la collerette de la cuve à pres-15 sion. Cependant, on a trouvé que l'enlèvement des bagues hors des rainures et leur remplacement par de nouvelles bagues lors de chaque période de recharge en combustible était une opération tellement difficile et longue, lorsque la collerette est immergée sous 6 m d'eau, qu'il a été décidé de pratiquer les rainures dans la collerette du couvercle. Pour éviter que les bagues ne tombent lorsque 20 le couvercle est soulevé, elles sont maintenues en place par plusieurs ergots traversant les ouvertures de mise sous pression du tube et bloqués par des ê-crous. L'enlèvement et le remplacement des bagues s'effectuaient lorsque le couvercle était suspendu, par un crochet, dans un endroit prévu à cet effet. Bien que le travail s'effectuait à la pression atmosphérique, cela représentait tou-25 tefois un travail considérable vu que les bagues tubulaires ont b,^ m de diamètre et que le niveau de radiation sous le couvercle est très élevé. Dans certaines applications, la structure supérieure du réacteur reste attachée au couvercle pendant la recharge, ce qui oblige le couvercle à être maintenu immergé, au moins partiellement. Ceci, avec en plus, la présence permanente 30 des boulons du couvercle, fait qu'il est pratiquement impossible de remplacer les bagues si elles sont logées dans la collerette du couvercle. De ce fait, il était nécessaire de changer l'emplacement des bagues et de les prévoir à nouveau sur la collerette de la cuve. L'obstacle majeur à l'utilisation de la collerette de la cuve pour loger les bagues réside dans la flexibilité de ces dernières qui 35 les empêche de garder leur forme et qui fait que le travail requis pour leur enlèvement, leur manipulation et leur remplacement sous l'eau est difficile. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif d'étanchéité comportant des bagues tubulaires qui peuvent être facilement remplacées et manipulées par des moyens de commande à distance. Par conséquent, la présente inven-U0 tion consiste en un dispositif de manipulation et de support de bagues /i Z4oi.H 2098235 d'étanchéité tubulaires pour une cuve de réacteur et d'un couvercle de fermeture munis de collerettes avec au moins une bague tubulaire logée dans une rainure et en contact avec la collerette du couvercle, caractérisé par une bague de retenue ayant un rebord disposé pour venir s'insérer en-dessous d'au moins une 5 partie de la bague, la dite collerette de couvercle présentant une rainure au-dessus de la rainure de la collerette de la cuve, la dite bague de retenue pénétrant verticalement dans la rainure de la collerette du couvercle et présentant un épaulement faisant saillie dans la dite rainure. Suivant la présente invention, les bagues tubulaires flexibles qui forment 10 un joint entre la collerette de la cuve et la collerette du couvercle, sont soutenues par des bagues de retenue ayant une section transversale beaucoup plus grande et par■conséquent une plus grande rigidité. Les bagues de retenue, qui restent sur la collerette de la cuve pendant l'opération de recharge du réacteur sont munies d'épaulements supérieurs pénétrant dans les rainures pratiquées dans 15 la collerette du couvercle. Des clavettes de soulèvement disposées sur une couronne de manoeuvre mobile peuvent pivoter sous les épaulements, permettant ainsi le soulèvement simultané des bagues de retenue et des bagues tubulaires d'étanchéité. Les bagues tubulaires sont remplacées dans un endroit convenable, éloigné de l'aire principale du réacteur après quoi, les bagues de retenue et les 20 nouvelles bagues d'étanchéité tubulaires sont soulevées par la couronne de manoeuvre qui est guidée jusqu'à son emplacement sur la collerette de la cuve à 1' aide des broches de guidage du couvercle, et les bagues de retenue et d'étanchéité sont déposées dans les rainures de la collerette de la cuve. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui va sui-25 vre et aux dessins annexés, relatifs à une réalisation préférée donnée à titre d'exemple seulement. Sur ces dessins: - La figure 1 est une coupe pratiquée suivant la ligne I-I de la figure 6, d' une portion de collerette de cuve de réacteur munie de bagues tubulaires d'étanchéité, de bagues de retenue et d'une couronne de manoeuvre mobile réalisées 30 suivant l'invention, disposées sur la collerette. - La figure 2 est une vue en élévation d'un dispositif pneumatique d'action-nement rotatif faisant partie de la couronne de manoeuvre montrée à la figure 1. - La figure 3 est une coupe à échelle réelle de parties de collerettes de cuve et de couvercle avec les bagues d'étanchéité tubulaires et leurs bagues de 35 retenue dans leur position de travail dans les collerettes. - La figure U est une vue en coupe, de détail, pratiquée le long de la ligne IV-IV de la figure 1, d'une clavette de soulèvement faisant partie de la couronne de manoeuvre. - La figure 5 est une coupe pratiquée suivant la ligne V-V de la figure 6 de 1+0 la couronne de manoeuvre mobile et d'une couronne de manoeuvre fixe pour bad original^ 1 71 24814 3 2098235 faciliter le remplacement des bagues tubulaires d'étanchéité. - La figure 6 est une vue en plan à échelle réduite d'une portion de couronne de manoeuvre mobile. La figure 3 représente une portion d'une collerette 11 qui fait partie in-5 tégrante d'une cuve de réacteur (non représentée) et une portion d'une collerette 12 qui fait partie intégrante du couvercle (non représenté) de la cuve. Le couvercle peut être maintenu sur la cuve pendant le fonctionnement du réacteur, au moyen de boulons de fixation (non représentés) traversant les collerettes 11 et 12. Afin de réaliser la jointure hermétique nécessaire entre la cuve et le 10 couvercle du réacteur, lequel peut être du type à eau sous pression, deux bagues métalliques tubulaires 13 et disposées dans des rainures respectives 15 et 16, taillées dans la surface supérieure de la collerette 11 de la cuve. Les bagues tubulaires sont du type à mise sous pression automatique et possèdent une pluralité de trous 17 forés dans la face intérieure de chaque bague pour amélio-15 rer les caractéristiques d'étanchéité et pour éviter la déformation de la dite bague tubulaire pendant le fonctionnement sous haute pression. La bague 13 repose sur un rebord horizontal 18 de la rainure 15. De même, la bague 1U repose sur un rebord horizontal 19 de la rainure 16. Les bagues sont légèrement comprimées, lorsque le couvercle est fixé, afin d'assurer une bonne étanchéité aux pressions 20 moins élevées. Comme exposé ci-avant, les bagues tubulaires sont plus ou moins flexibles et difficiles à manipuler à cause de leur grand diamètre dans le cas de cuves de réacteur de grandes dimensions. C'est pourquoi une bague de retenue 21 est associée à la bague tubulaire 13 et une bague de retenue 22 est associée à la bague 25 tubulaire 1k. Les bagues de retenue doivent avoir une section suffisante pour assurer une rigidité convenable pour une manipulation aisée. Chaque bague de retenue repose dans la rainure avec sa bague tubulaire pendant le fonctionnement du réacteur et supporte, par un rebord biseauté 23, la dite bague tubulaire lorsqu'elle est retirée de la rainure. Il faut noter que les rainures sont confor-30 mées de manière qu'un contact direct entre les bagues tubulaires et les bagues de retenue soit évité lorsqu'elles se trouvent à l'intérieur de ces rainures pendant le fonctionnement normal du réacteur. La bague de retenue 21 pénètre verticalement dans une rainure 2h pratiquée dans la collerette 12 et elle est munie d'un épaulement horizontal 25 au sommet 35 de sa partie verticale. De même, la bague de retenue 22 pénètre verticalement dans une rainure 26 pratiquée dans la base de la collerette 12 et elle est pourvue d'un épaulement horizontal 27 au sommet de sa partie verticale. Les épaule-ments 25 et 27 sont dirigés l'un vers l'autre et servent de moyen de préhension et d'accrochage des bagues de retenue pendant le remplacement des bagues tubu-Uo laires, comme expliqué ci-après. bad original 71 24814 2098235 Afin de faciliter le remplacement des bagues tubulaires pendant la recharge du réacteur, un montage spécial est prévu à cette fin. Comme indiqué plus clairement à la figure 5, le montage pour le remplacement comporte une couronne mobile de manoeuvre 28 et une couronne fixe 29. Toutes deux sont en acier et de 5 section suffisante pour assurer la rigidité requise. Du fait que la couronne 28 peut être immergée dans l'eau pendant de longues périodes, elle est de préférence réalisée en acier inoxydable. La couronne fixe 29, qui est montée en permanence en \in endroit convenable, est pourvue de rainures pratiquées dans sa face supérieure, qui sont une reproduction des rainures 15 et 16 de la collerette 11. 10 Trois broches d'alignement 30 servent à réaliser la mise en place correcte de la couronne mobile 28 lorsqu'elle est amenée sur la couronne fixe 29, comme représenté à la figure 5- Comme indiqué plus clairement à la figure 1 et à la figure 6, la couronne 28 est pourvue de huit clavettes de levage 31 relativement étroites, régulière-15 ment espacées et fixées par des pivots 32. Chaque pivot est solidarisé, par un couplage à tenon 33, à un dispositif d'actionnement rotatif 3^ à pression de fluide à double action fixé sur la face supérieure de la couronne par un sup^rt de fixation 35» Les dispositifs d'actionnement sont de préférence du type pneumatique, mais d'autres types peuvent également convenir. Au moyen des disposi-20 tifs d'actionnement, les clavettes 31 peuvent être tournées simultanément suivant un angle de 90° comme indiqué à la figure 1+. L'axe des clavettes est situé sur une circonférence de même diamètre que celle passant à mi-distance entre les épaulements 25 et 27 des bagues 21 et 22. Pendant la recharge, après la dépose du couvercle, la couronne 28 est mise 25 en place sur la collerette 11 comme indiqué à la figure 1. Trois attaches de soulèvement 36 également espacées (voir figure 6) sont prévues à la couronne 28 pour sa manoeuvre par une grue. La mise en place correcte de la couronne 28 sur la collerette de la cuve se fait au moyen de quatre encoches 37 creusées à la . périphérie intérieure de la dite couronne, qui assurent un bon alignement par 30 les broches de guidage prévues sur la cuve pour l'alignement du couvercle 12. Au moment de la mise en place de la couronne 28 sur la collerette 11 , les clavettes 31 se trouvent dans la position représentée par les traits interrompus 38 de la figure 1», afin de permettre leur introduction sans accrocher les épaulements des bagues de retenue. Après la mise en place correcte de la couronne 35 28, les clavettes 31 sont amenées par un mouvement de rotation, commandé par les dispositifs 31*, dans la position indiquée en trait plein, position dans laquelle les extrémités des clavettes sont directement engagées sous les épaulements 25 et 27. Les bagues 21 et 22 sont alors accrochées et seront soulevées hors des rainures 15 et 16 en même temps que les bagues tubulaires 13 et 1U lorsque la 1+0 couronne 28 sera soulevée par la grue. Les bagues tubulaires reposent sur les 71 24814 5 2098235 rebords biseautés 23 des bagues de retenue pendant qu'elles sont soulevées et transportées par les dites bagues de retenue. Afin de remplacer les bagues tubulaires usagées par de nouvelles, la couronne £6 qui transporte les bagues de retenue et les bagues tubulaires usagées 5 est mise en place sur la couronne fixe 29 et les bagues tubulaires sont déposées dans les rainures de façon précise par contact avec la face inférieure de plusieurs broches 39 de la couronne 28 et par une saillie VJ prévue à la face inférieure de la dite couronne. Les clavettes de soulèvement 31 sont ensuite amenées par rotation dans la position "libérée" 36 et la couronne 26 est retirée, déga-10 géant de ce fait les bagues de retenue 21 et 22 ainsi que les bagues tubulaires 13 et 1U. Dans le but d'éviter une libération accidentelle de ces bagues, résultant d'un contact éventuel avec la couronne 28 pendant leur dégagement, une faible force dirigée vers le bas est appliquée aux bagues de retenue par des broches 15 rappelées vers le bas lorsque la couronne 28 est soulevée. Cette force est fournie par huit cylindres k2 régulièrement espacés et transmise aux broches i+1 par l'intermédiaire de boutons i*3 de grand diamètre, attachas à des pistons Ces pistons ^1+ sont rétractés par des ressorts internes lorsque la pression cesse d' être appliquée. Les cylindres pneumatiques sont montés sur des supports ^5 fixés 20 par des boulons sur la couronne 28. Après soulèvement de la couronne 28, les bagues tubulaires usagées sont enlevées par de simples outils à main U6 introduits dans des encoches radiales découpées dans la face supérieure de la couronne fixe 29, et remplacées par de nouvelles bagues. Ces nouvelles bagues,- en même temps que les bagues de retenue 25 qui sont réutilisables, sont maintenant accrochées par la couronne 26 et déposées dans les rainures de la collerette de la cuve de la manière décrite ci-dessus relative à la mise en place des bagues tubulaires usagées dans la couronne fixe 29. La couronne 26 doit rester en place sur la collerette de la cuve pendant toute la durée de la recharge pour protéger les rainures contre toute 30 détérioration mécanique. De la description qui précède, il apparaît que l'invention fournit un moyen de retenue et de manutention des bagues tubulaires d'étanchéité relativement flexibles qui doivent être remplacées chaque fois qu'un réacteur nucléaire est rechargé. Le moyen décrit ici simplifie l'opération de remplacement et réduit le 35 temps requis pour la réaliser. Cette opération de remplacement était antérieurement difficile du fait de la flexibilité des bagues tubulaires et, principalement du fait que le remplacement de ces bagues, lorsqu'elles sont situées sur la collerette de la cuve du réacteur, doit être fait sous approximativement 6 mètres d'eau. Le dispositif décrit ci-dessus est relativement simple au point de kO vue fonctionnement et peut être fabriqué économiquement. 1 eAD 71 24814 6 2098235 REVENDICATIONS. 1. Dispositif de support et de manoeuvre de bagues d'étanchéité tubulaires pour une cuve à pression de réacteur et un couvercle, munis de collerettes avec au moins une rainure circulaire creusée dans la collerette de la cuve et au 5 moins une bague d'étanchéité tubulaire logée dans la rainure pour venir en contact avec le couvercle, caractérisé par une bague de retenue ayant un rebord disposé pour venir s'insérer en-dessous d'au moins une partie de la bague d'étanchéité, la dite collerette du couvercle ayant une rainure creusée au-dessus de la rainure de la collerette de la cuve, la dite bague de retenue pénétrant 10 verticalement dans la rainure du couvercle et présentant un épaulement faisant saillie dans la dite rainure. 2. Dispositif suivant la revendication I, caractérisé par une couronne de manoeuvre mobile devant être placée sur la collerette de la cuve lorsque le couvercle est enlevé de la dite cuve, et par des moyens de soulèvement disposés 15 sur la couronne de manoeuvre pour venir accrocher le dit épaulement en saillie pour soulever la bague de retenue et la bague d'étanchéité hors de la rainure de la collerette de la cuve. « 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de soulèvement comportent une pluralité de clavettes rotatives réparties autour de 20 la couronne mobile de manoeuvre et des dispositifs actionnés par un fluide sous pression, montés sur la couronne de manoeuvre pour faire tourner les clavettes de manière qu'elles viennent accrocher 1'épaulement en saillie de la bague de retenue. k. Dispositif suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce 25 que le rebord de la bague de retenue est biseauté, et en ce que 1'épaulement fait horizontalement saillie sur la partie verticale de la bague de retenue. 5. Dispositif suivant l'une des revendications 1, 2, 3 ou 1», caractérisé en ce que la collerette du couvercle et la collerette de la cuve présentent chacune deux rainures concentriques avec une bague d'étanchéité tubulaire et une bague 30 de retenue logées dans chaque rainure de la collerette de la cuve, les épaulements des bagues de retenue étant dirigés horizontalement l'un vers l'autre, et les moyens de soulèvement disposés sur la couronne de manoeuvre étant situés entre les dits épaulements pour venir accrocher les deux épaulements afin de soulever à la fois les deux bagues de retenue et les deux bagues d'étanchéité 35 hors des rainures de la collerette de la cuve. 6. Dispositif suivant l'une des revendications de 1 à 5, caractérisé par une couronne de manoeuvre fixe munie de rainures qui sont une reproduction des rainures pratiquées dans la collerette de la cuve pour recevoir les bagues de retenue et d'étanchéité ainsi que la couronne de manoeuvre mobile. ^0 7- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la couronne de bad original 71 24814 7 2098235 manoeuvre fixe possède des encoches radiales pour permettre l'introduction d'un outil à main afin de retirer les bagues d'étanchéité tubulaires des rainures de la couronne fixe. 6. Dispositif suivant l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la couronne fixe possède un dispositif actionné par un fluide souk pression pour éviter une libération accidentelle des bagues de retenue et d'étanchéité lorsqu'il y a lieu d'enlever la couronne de manoeuvre mobile sans enlever les bagues de retenue et d'étanchéité. BAD OFBGS***