Brevet FR2088463A1 — publié le 19720107

Lorsque l'on réalise en béton précontraint les cuves de réacteurs nucléaires refroidis à l'eau, il est particulièrement important de leur assurer une isolation suffisante, car le béton ne doit pas dépasser une température maximale de 70°C. Il faut en 5 outre que pendant le fonctionnement du réacteur, cette isolation n? se dissolve et ne se cmate nas dans l'eau pressurisée chaude. Les isolations connues sont constituées essentiellement par de l'acier inoxydable, mais sa forte conductibilité thermique en cas de balayage direct par le réfrigérant ainsi que les valeurs élevées de son 10 coefficient de dilatation linéaire et de son module d'élasticité n'en font qu'un mftériau peu satisfaisant pour le gainage étanche de quelque isolant non inaltérable. La présente invention a pour objet une isolation thermique qui ait à la fois des propriétés calorifuges favorables et 15 une résistance élevée aux processus de dissolution, à la corrosion et à l'abrasion. Cette isolation est caractérisée par le fait qu*une couche isolante en carbone expansé est disposée entre l'écran thermique et le revêtement intérieur en acier de la cuve en béton pré-20 contraint du réacteur. Ce carbone expansé est constitué généralement par des mousses rigides de matière plastique connues que l'on coké-fie en les chauffant'fortement, à l'abri de l'air. Il est avantageux de revêtir le carbone expansé d'une couche de pyrocarbone afin d'en diminuer l'abrasion mécanique, 25 surtout à sa surface, et accentuer en outre les propriétés anti-convectives du matériau. Cette isolation peut alors être introduite directement, c'est-à-dire sans enveloppe, dans le réfrigérant, et balayée par lui, en tant qu'isolation dite "humide". Le carbone expansé revêtu de pyrocarbone s'utilise de 50 préférence sous forme d'éléments moulés que l'on dispose en plusieurs couches avec décalage de l'une à l'autre. ; Il est en outre bon, afin de pourvoir surveiller -la couche isolante et inspecter plus facilement le revêtement d'acier de la cuve en béton précontraint, que les éléments moulés soient 35 portés par un corps d'insertion retirable de la fente d'isolement. Ce corps d'insertion en genre de corbeille, ou de cages peut être constitué par l'écran thermique même. Les éléments moulés sont alors fixés sur ledit écran thermique par des tirants filetés dont le serrage s'exerce sur toutes leurs couches ou bien ils sont if0 entourés, et maintenus, sur leurs faces latérales, par des bandes 71 16684 2 2088463 de tôle soudées entre ëLles. Suivant un autre mode de fixation, les diverses couches d'éléments moulés sont maintenues par des crampons à double effet enfoncés chacun par compression dans deux éléments moulés faisant partie de deux couches voisines. Ces 5 divers modes de fixation peuvent en outre être combinés entre eux. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé, 10 sur lequel : la fig. 1 est une coupe longitudinale axiale d'une cuve en béton précontraint; la fig. 2 est une coupe longitudinale partielle de l'isolation maintenue par des tirants; 15 les fig. 3a et 3b sont une coupe longitudinale et une vue en élévation latérale partielles de l'isolation avec maintien des éléments moulés par des bandes de têle; la fig. 4 est une coupe longitudinale partielle de l'isolation maintenue par des crampons à double effet; 20 les fig. 5a et 5h sont une coupe transversale et une vue de face d'un crampon à double effet. La cuve en béton précontraint 1 se compose d'une plaque de fond 2, d'une paroi cylindrique 3 et d'un anneau supérieur 4 qui maintient en appui vers le bas le couvercle 7 du 25 réacteur proprement dit 5. Le coeur de réacteur 6, composé d'élément combustibles disposés parallèlement, se trouve dans la partie inférieure du volume 5 de la cuve, et les tubulures d'entrée et de sortie 8 du réfrigérant débouchent au-dessus de lui. La chambre intérieure 5 de la cuve est délimitée par un 30 écran thermique 9» tandis que la paroi intérieure de la cuve en béton précontraint proprement dite comporte un revêtement d'acier 10 constituant ce que l'on appelle la "chemise". C'est entre ce revêtement intérieur 10 en acier et cet écran thermique 9 que se trouvent, selon l'invention, les couches multiples de l'isolation 35 il en carbone expansé traité au pyrocarbone. La figure 2 représente en coupe longitudinale un fragment de cette isolation voisin de la partie cylindrique 3 de la cuve en béton précontraint. Ladite isolation est formée , i "e d éléments moulés 12 disposés en plusieurs couches avec décalag^ *0 l'une à l'autre. Un tissu d'acier 13 qui s'étend à toute l'iso- 71 16684 3 2088463 lation en question empêche les déchets provenant d'une éventuelle abrasion de celle-ci de pénétrer dans le circuit de refroidissement. Dans l'exemple ici considéré, une tôle 14 est disposée, du c6té extérieur des éléments moulés 12, de telle manière qu'il 5 subsiste une fente étroite 15 entre le revêtement d'acier 10 de la cuve 3 et l'isolation 11. Cette dernière, constituée par les éléments moulés 12, peut alors être fixée sur l'écran thermique 9 au moyen de tirants filetés 16 traversant toutes ses couches. Elle communique directement avec le réfrigérant par des alésages Xo 25 dudit écran thermique 9. On voit sur les figures 3a et 3b un autre mode de fixation des divers éléments moulés 12, lesquels sont maintenus entre des bandes de tôle 17 verticales et entre d'autres bandes de tôle 18 horizontales coudées à leurs extrémités suivant des 15 directions opposées et soudées aux premières en sorte' qu'il en résulte pour lesdits éléments une grille-support rigide. Des cornières 19 soudées en plus sur les bandes de tôle verticales et horizontales 17 et 18 empêchent les éléments moulés de glisser hors de cette grille. La figure 3b représente une partie de 20 l'ensemble du dispositif limitée à seize cases. La figure 4 correspond à tm troisième mode de fixation des éléments moulés 12. Ceux-ci sont entourés par le tissu d'acier 13 ininterrompu et tendu, et ils sont assemblés d'une couche à l'autre par des crampons à double effet 20 insérés et 25 comprimés entre eux. Ces crampons 20 sont formés, comme on le voit sur les figures 5a et 5b, par des disques de tôle incisés radialement sur leur bord. Les coins de ces entailles sont ensuite coudés alternativement d'un côté et de l'autre en sorte que la tôle 20 passe de sa forme circulaire initiale de disque à 50 une forme étoilée. On peut aussi partir d'une forme polygonale. L'isolation thermique en carbone expansé traité au pyrocarbone, selon l'invention, et notamment sa forme de réalisation par éléments moulés remplissent leur fonction avec une efficacité suffisante pour la cuve en béton précontraint dans 35 toutes les circonstances de fonctionnement du réacteur. Bien qu'en contact direct avec le réfrigérant, cette isolation est très résistante à la corrosion; elle présente aussi d'excellentes caractéristiques de non-convection. Sa disposition et sa fixation sur l'écran thermiaue utilisé en corbeille d'insertion facilile 40 en outre son extraction et son remplacement lorsnuo l'un veut examiner ses éléments moulés et effectuer des contrôles répétés du revetement d acier de la cuve en béton précontraint-. 71 16684 4 2088463 REVENDICATIONS 1. Isolation thermique pour cuves en béton précontraint de réacteurs nucléaires refroidis à l'eau caractérisée par le fait qu'une couche isolante en carbone expansé est placée 5 entre l'écran thermique et le revêtement intérieur en acier de la cuve en béton précontraint du réacteur. 2. Isolation thermique selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le carbone expansé est revêtu d'une couche de pyrocarbone, 10 3. Isolation thermique selon la revendication 2 caractérisée par le fait qu'elle est insérée directement, sans enveloppe extérieure, dans le réfrigérant et baignée par luia 4. Isolation thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée par le fait qu'elle est cons- 15 tituée par des éléments moulés en carbone expansé traité au pyrocarbone qui sont disposés en plusieurs couches en étant chaque fois décalés d'une couche à l'autre. 5. Isolation thermique selon la revendication 4 caractérisée par le fait que les éléments moulés sont portés par 20 un corps d'insertion, en genre de corbeille ou de cage, retirable de la fente d'isolement. 6. Isolation thermique selon la revendication 5, caractérisée par le fait que le corps d'insertion en genre de corbeille ou de cage est constitué par l'écran thermique. 25 7* Isolation thermique selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisée par le fait que les éléments moulés sont fixés sur l'écran thermique par des tirants filetés dont le serrage s'exerce en même temps sur toutes les couches. 8. Isolation thermique selon l'une quelconque dès 30 revendications 4 à 6 caractérisée par le fait que les divers éléments moulés sont entourés, et maintenus, sur leurs faces latérales par des bandes de tôle soudées entre elles. 9. Isolation thermique selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisée par le fait que les diverses 35 couches d'éléments moulés sont maintenues de proche en proche par des crampons à double effet enfoncés chacun par compression dans deux éléments moulés faisant partie de deux couches successives,