Brevet FR2098236A1 — publié le 19720310

La présente invention est relative à la technique des réacteurs nucléaires et concerne plus particulièrement les équipements avec lesquels les réacteurs sont combinés pour satisfaire aux règlements et nécessités de sécurité. Les règlements de sécurité pour des installations de réacteur nucléaire, 5 particulièrement pour des réacteurs à eau sous pression, prescrivent que les réacteurs soient pourvus d'un écran missile disposé immédiatement au-dessus du réacteur, dans le but d'intercepter, en cas d'une rupture grave, un mécanisme de commande de barres ou une partie de celui-ci et d'empêcher le mécanisme de percer le dôme de l'enceinte du réacteur. Des précautions doievnt également être 10 prises pour éviter que les mécanismes ne soient endommagés pendant un tremblement de terre. Suivant la technique connue, l'écran missile est une lourde plaque d'acier et de béton montée au-dessus du réacteur, mais non raccordée directement à la structure de celui-ci. La protection contre les tremblements de terre des méca-15 nismes de commande des barres est assurée par une lourde couronne d'acier attachée au couvercle de la cuve du réacteur et encerclant fermement la partie supérieure du faisceau de barres du mécanisme. Cette couronne est fixée latéralement par des tiges d'ancrage aux parois de la chambre où se trouve la cuve du réacteur, habituellement désignée comme le puits du réacteur. 20 Lors de la recharge en combustible, toutes les barres de réglage doivent être retirées du noyau et logées dans la structure supérieure et dans les enveloppes des mécanismes, ce qui représente une perte de temps importante. Le but principal de la présente invention est un réacteur nucléaire ayant un écran missile, dans lequel la partie supérieure est facilement et rapidement 25 enlevée pour la recharge en combustible mais dans lequel les nécessités et les règlements de sécurité sont néanmoins satisfaits complètement. Pour ce faire, le réacteur nucléaire, suivant la présente invention, comprend une cuve de réacteur contenant un noyau garni de combustible nucléaire et un couvercle de cuve de réacteur équipé de moyens de fixation des barres de ré-30 glage, les barres de réglage étant disposées dans le flux neutronique du dit combustible, au moins un mécanisme de commande pour déplacer les dites barres de réglage par rapport au dit combustible et un écran missile monté au-dessus de la structure supérieure de manière que cet écran empêche l'éjection de pièces du réacteur en cas de rupture grave, caractérisé en ce que le dit écran est as-35 socié avec le couvercle de la cuve et avec les moyens de fixation des barres de réglage pour un retrait commun hors de la cuve du réacteur. L'écran est, de préférence, pourvu d'ouvertures à travers lesquelles passent des tiges prolongement venant des enveloppes des mécanismes. Le mouvement latéral des mécanismes pendant les tremblements de terre est supprin.^ car lu :r.ij2 UO en contact de ces prolongements avec les parois de ces ouvertures. 71 24815 2 2098236 L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui va suivre d'une réalisation préférée, représentée à titre d'exemple, aux dessins annexés. Sur ces dessins: - La figure 1 est une vue en élévation, partiellement en coupe, montrant un 5 agencement de réacteur et d'écran réalisé suivant l'invention. - La figure 1A est une vue en plan montrant la fixation latérale de l'écran de l'appareillage montré à la figure 1. - La figure 2 est une vue en élévation partiellement en coupe montrant une partie de l'écran et de la structure supérieure y associée du réacteur et de 1' 10 agencement montré à la figure 1, l'écran étant dans sa position basse. - La figure 3 est une vue en plan partielle de l'écran de l'agencement montré à la figure 1 . - La figure U est une vue en élévation, partiellement en coupe, d'une partie de l'écran et de la structure supérieure du réacteur de l'agencement montré à 15 la figure 1, l'écran étant dans sa position haute. - La figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 2. - La figure 6 est une coupe de la partie comprenant la pièce repérée VI à la figure U et - La figure 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 5* 20 L'ensemble représenté aux dessins comporte une structure 11 comprenant un réacteur nucléaire 13 et un écran missile 15- Le réacteur 13 est logé dans un puits 17. Le réacteur 13 comporte une structure inférieure 19 et une structure supérieure 21. La structure inférieure 19 comprend un noyau (non représenté), la 25 partie inférieure de la cuve à pression 23 et des montages internes inférieurs (non représentés). La structure supérieure 21 comprend les montages internes supérieurs, le couvercle 25 de la cuve 23, les dispositifs 27 de précontrainte des boulons, les mécanismes de commande des barres 29 (figure 2) et l'écran missile 15- L'enveloppe 30 de la structure supérieure 21 est munie d'un berceau 32 30 portant les câbles raccordés au réacteur 13. Pendant la recharge en combustible, la structure supérieure 21 est soulevée dans la position A représentée en lignes brisées à la figure 1 puis amenée dans la position B montrée sur cette même figure 1. Le mécanisme 29 de commande de barres comprend une série de faisceaux 31 de 35 pistons (non représentés) disposés dans une enveloppe 33 munie d'un bouchon de fermeture 35 se terminant sous forme d'un prolongement cylindrique 37- L'écran missile 15 comporte une lourde plaque circulaire 51 (figures 2, 3, l+, 5 et 7) disposée horizontalement et renforcée, à sa partie supérieure, par ror""""! S?. L'écran 15 peut être fabriqué par moulage ou par soudage de i+0 plaques aTacier. La face inf'r".-?ure Je In plaque pi est de préférence usinée 3e 71 24815 3 2098236 manière qu'elle soit pratiquement plate. Le mouvement latéral de l'écran 15 pendant les tremblements de terre est empêché par une série de tiges d'ancrage amovibles 5^ reliées d'une part à la plaque 51 et d'autre part aux parois du puits 17. L'écran 15 sert d'équipement de levée pour la structure supérieure 21 et se 5 trouve directement au-dessus des mécanismes 29 de commande de barres. Il est fixé sur des tiges de soulèvement 55 régulièrement espacées. Les tiges 55 sont situées à la périphérie de l'ensemble des mécanismes et sont vissées dans des supports 57 soudés au couvercle 25- Les extrémités supérieures des tiges 55 pénètrent dans la plaque de l'écran 51 par des ouvertures de diamètre suffisant pour 10 permettre le déplacement vertical de l'écran 15- Pendant le fonctionnement normal du réacteur, l'écran repose sur des épaulements 59 prévus aux tiges 55- Le soulèvement de l'écran est réalisé par des cylindres hydrauliques 61 situés directement sous l'écran 15 et fixés sur des épaulements 53 prévus sur les tiges 55- Lorsque la pression hydraulique est appliquée sous les pistons annulaires 15 67 par l'intermédiaire d'une conduite 63, l'écran 55 est soulevé jusqu'à ce que la surface fraisée 69 vienne en contact avec des plaquettes 71 qui sont fixées sur les tiges 55 par des écrous 73. Les plaquettes 71 sont de forme rectangulaire et présentent une partie inférieure cylindrique 75 comme montré à la figure 7> La rotation des plaquettes 71 est empêchée par des plaques de guidage 77 20 soudées sur les nervures de renforcement 53, de part et d'autre des dites plaquettes . Un mouvement accidentel de l'écran missile 51> qu'il soit dans sa position haute ou dans sa position basse, est empêché par des dispositifs de verrouillage 81 montés au-dessus de chaque emplacement de levage des barres. Chaque dis-25 positif de verrouillage 81 comporte des bras articulés 83 dont chacun est libre de pivoter autour d'un des arbres 85 disposés dans des trous situés aux extrémités d'une traverse 87. Les traverses 87 sont à leur tour montées sur un arbre central 89 dont les extrémités s'engagent dans des paliers 91 (figure 5). Les paliers 91 sont fixés par des boulons 93 sur la face supérieure usinée de sup-30 ports de paliers 95 soudés sur les nervures de renforcement 53. Un dispositif hydraulique d'actionnement 97 est disposé entre des prolongements des bras articulés 83. Lorsque ce dispositif est alimenté en fluide sous pression par un conduit 98, il oblige les bras 83 à occuper les positions indiquées en trait mixte 99. Lorsque la pression disparaît, les bras sont ramenés dans leur positi-35 on initiale sous l'action d'un ressort (non représenté) logé dans le dispositif 97. L'équipement de levage du montage supérieur est attaché en permanence à 1* écran 15 par des pattes d'accrochage 101, des tiges 103 et des articulations 105. La charge totale devant être levée est appliquée à l'équipement de levage à 1+0 partir du couvercle 25 par les tiges 55 et les écrous 73, et puis par l'écran 71 24815 u 2098236 15 lui-même et les pattes d'accrochage 101. Préalablement à tout levage par la grue (non représentée), il est recommandé que l'écran 15 soit d'abord soulevé dans sa position haute par les cylindres hydrauliques. L'écran 15 étant dans sa position basse, le moindre mouvement vers le haut 5 est empêché par les griffes 107 des bras articulés 83 qui s'appuyent sur la face inférieure de la plaquette 71. Un tel mouvement a, en général, pour origine une rupture grave dans le mécanisme de commande 29 des barres et ne peut être toléré du fait qu'il serait la cause de modifications dans les aimants de retenue 39 et empêcherait le déplacement de la barre de réglage (non représentée) par 10 rapport au combustible. Inversément, lorsque l'écran 15 est dans sa position haute, comme indiqué à la figure 4, le déplacement vers le bas est empêché par les griffes inférieures 109 des bras articulés 83 qui appuyent sur la face supérieure de la plaquette 71. Autrement, un tel déplacement aurait lieu lorsque 1' équipement de levage (non représenté) serait libéré du crochet de grue après ame-15 née du montage supérieur dans la position B, à moins que le dispositif de levage hydraulique ne soit continuellement sous pression. Cela se traduirait par une remise en place des aimants de retenue 39» rendant ainsi possible la libération d'une ou plusieurs barres de réglage. Pour assurer une répartition équilibrée de la charge sur chaque bras 83 dans les deux positions de l'écran 15, les tra-20 verses 87 peuvent légèrement pivoter sur l'arbre central 89- Leur rotation est limitée par la distance entre un rebord 111 (figure 5) fixé sur une des traverses 87 et la face supérieure du palier 91 y associé de manière à avoir la certitude que les bras articulés 83 peuvent retourner dans la position verrouillée, après une manoeuvre d'actionnement, sans interférer avec la plaquette 71 • 25 Les prolongements des bouchons de fermeture 35 des mécanismes de commande 29 traversent la plaque d'écran 51 par des trous 113 de grand diamètre pour assurer un guidage latéral aux dits mécanismes 29 pendant les tremblements de terre. L'écran 15 lui-même, est empêché de se déplacer latéralement par des tiges d'ancrage 51* lui sont fixées d'une part à la périphérie de l'écran 15 et d'autre 30 part à la paroi du puits 17 du réacteur. Des épaulements 115 pratiqués sur les prolongements 37, directement en-dessous de l'écran, sont prévus pour permettre en cas de rupture grave, un déplacement vertical très faible seulement de l'enveloppe du mécanisme 33 lorsque le dit écran 15 se trouve dans sa position basse. 35 Suite à la modification des aimants de retenue pour la recharge, la fonc tion de l'écran 15, décrite en détail dans la demande US. 53 201, s'accomplit par l'intermédiaire de boulons U5 sollicités par ressort (figure 5). Ces boulons U5 coopèrent avec les tiges de poussée 43 des mécanismes de commande 29. Les tiges 43 sont diamétralement opposées par rapport à la bague de poussée 121 40 de chacun des mécanismes 29. Chaque bouton 45 peut glisser dans une douille 71 24815 5 2098236 cylindrique creuse 123 munie d'une collerette 125 boulonnée sur la face usinée de la plaque 51. La douille 123 se prolonge par un manchon 127 qui pénètre dans une ouverture pratiquée dans la plaque 51* Le bouton 45 est maintenu par une broche 129 qui traverse le manchon 127 et qui possède un écrou 131 évitant que 5 la broche 129 et le bouton 45 ne tombent. Le bouton 45 et la broche 129 sont sollicités vers le bas par un ressort à compression 133 de manière que 1'écrou 131 appuyé sur l'extrémité supérieure du manchon 127, à moins que le ressort ne soit neutralisé. L'écran 15 étant dans sa position basse de travail normal, les boutons 45 sont en contact avec les barres 43 y associées, réglant de ce fait 10 les électroaimants 39 pour que excités, ils assurent la fonction de maintien des barres. Lorsque l'écran 15 est levé pendant la recharge, les boutons 45 sont dégagés des tiges 43, réglant de ce fait les électroaimants 39 pour un maintien par aimant permanent. Pour soulever l'écran 15 de sa position normale de travail à la position 15 de recharge, la conduite 98 de chaque dispositif d'actionnement 97 est raccordée à ime source de fluide sous pression, ce qui fait passer les bras articulés 83 dans la position 99 (figure 4). Le fluide est alors amené par les conduites 65 aux cylindres 61, faisant ainsi monter les pistons et l'écran 15 dans la position représentée à la figure 4. L'alimentation en fluide sous pression des 20 dispositifs d'actionnement 97 est alors coupée pour verrouiller l'écran 15 dans la position haute représentée à la figure 4. L'alimentation en fluide sous pression des cylindres 61 est ensuite coupée. Quand la recharge en combustible est terminée et que la structure supérieure 21 est replacée sur la cuve 23 du réacteur, l'écran 15 est ramené dans sa 25 position normale basse. Le processus recommandé pour accomplir cette manoeuvre consiste a d'abord appliquer un fluide sous pression aux cylindres 61 et aux dispositifs d'actionnement 97» Cette opération dégage les bras articulés 83 de la plaquette 71 et permet à ceux-ci de pivoter dans la position 99 par le fonctionnement des dispositifs 97- En réduisant lentement la pression exercée sur 30 les dispositifs de soulèvement, l'écran 15 se met progressivement en place jusqu'à ce qu'il repose sur les épaulements 59 des tiges 55• Pendant le déplacement vers le bas, les boutons 45 prennent contact avec les tiges 43 et les poussent vers leur limite inférieure, réalisant de ce fait les modifications requises aux aimants de retenue 39- Les ressorts des boutons 45 permettent un cer-35 tain déplacement supplémentaire sans danger de détérioration des mécanismes 29. Lorsque l'écran est soulevé, des ressorts non représentés, situés dans les mécanismes 29 rétablissent les aimants dans la condition initiale requise pendant la recharge, et soulèvent également les tiges 43. Pour améliorer l'accès aux mécanismes de commande 29 de barres, par exem-40 pie pour remplacer un électroaimant 39, l'écran 15 doit être enlevé. A cette 71 24815 6 2098236 fin, il est d'abord nécessaire d'enlever les dispositifs de verrouillage 81 des tiges de poussée en dévissant les boulons de fixation des paliers 81 qui fixent les dits dispositifs à l'écran 15- Après avoir desserré et enlevé les écrous 73, qui sont maintenant accessibles, l'écran 15 peut être soulevé et déposé à l'endroit prévu. 71 24815 7 2098236 REVENDICATIONS. 1. Réacteur nucléaire comportant une cuve de réacteur contenant un noyau garni de combustible nucléaire et un couvercle de cuve comprenant des moyens de fixation de barres de réglage, les barres de réglage étant disposées dans le flux 5 neutronique du dit combustible, au moins un mécanisme de commande pour déplacer les dites barres de réglage par rapport au dit combustible et un écran missile monté au-dessus de la structure supérieure de manière que cet écran empêche 1' éjection des pièces de réacteur en cas de rupture grave, caractérisé en ce que le dit écran est associé avec le couvercle de la cuve et avec les moyens de fi-10 xation des barres de réglage pour un retrait commun hors de la cuve du réacteur. 2. Réacteur suivant la revendication 1, où le dit réacteur est logé dans un puits, caractérisé en ce que des tiges d'ancrage relient la paroi du dit puits à l'écran missile pour fixer latéralement le dit écran. 3. Réacteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des dits 15 mécanismes est muni d'un prolongement passant par une ouverture pratiquée dans le dit écran pour soutenir le dit mécanisme en cas de tremblement de terre. U. Réacteur suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que des moyens de déplacement sont disposés entre la cuve du réacteur et l'écran pour soulever ce dernier, les dits moyens de déplacement comportant des tiges 20 s'étendant à partir de la cuve, sur lesquelles est monté un cylindre hydraulique contenant un piston pour faire monter et descendre l'écran. 5- Réacteur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'écran possède une position haute et une position basse, et en ce que des moyens sont prévus pour verrouiller le dit écran respectivement dans les dites positions haute et 25 basse.