Brevet FR2134278A1 — publié le 19721208

La présente invention concerne les installations nucléaires du-genre comportant, à l'intérieur d'une cuve cylindrique verticale, un coeur de réacteur formé d'éléments verticalement allongés étroitement confinés dans un habillage, et une jupe cylindrique disposée entre le coeur et la cuve. Un des roles de la jupe est de former avec la cuve un espace annulaire qui sert de conduit, à circulation généralement descendante, pour le réfrigérant. Etant donné la vitesse élevée de ce fluide, la jupe risque d'etre soumise à de sévères vibrations, que l'on essaye d'éviter en en faisant une pièce massive. En outre, c1 est à partir de la jupe que l'on envisage généralement de construire l'habillage du coeur de réacteur. Cet habillage doit & re réalisé avec une très grande précision, et le fait de l'adosser à la jupe exige de celle-ci une précision comparable.La jupe doit donc astre soigneusement usinée, et opposer une grande résistance aux déformations, ce qui constitue une raison de plus d'en augmenter la masse. D'après les conceptions actuelles, la jupe des installations nucléaires sus-visées est donc une pièce de très grande-précision, possédant la masse requise pour conserver en service les dimensions qu'on lui a données par usinage, et pour résister aux vibrations. Suspendue par son bord supérieur à l'intérieur de la cuve, cette jupe présente un bord inférieur placé en contact avec la paroi intérieure de la cuve, par l'intermédiaire de joints verticalement coulissants, de grande précision. La présente invention a pour objet de faciliter -la construction de ces jupes ainsi que leur installation, et d'en réduire le coût. L'invention propose à cet effet d'associer à la jupe des moyens de calage, par exemple vérins à vis, adaptés à la maintenir serrée en position sous l'effet d'une force réglable, en prenant appui sur un élément rigide de l'installation. La cuve est généralement capable d'assumer ce role d'élément d'appui. Alors que le degré de précision des joints verticalement coulissants, de type connu, conduit à ne les placer qu'à un seul niveau de la jupe, pour ne pas en compliquer à l'excès la fabrication et l'installation, les moyens de calage proposés par llin- vention peuvent, sans difficulté, se placer à plusieurs niveaux, ce qui permet de mieux protéger la jupe contre les risques de vibrations, tout en en réduisant la masse. D'autre part, les moyens de calage tels que vérins à vis sont notablement moins coûteux que les joints de contact coulissants précis de type connu. L'invention propose en outre des dispositions permettant de monter ces moyens de calage sur des jupes comportant un placage de protection, en acier inoxydable ou autre, sans diminuer en rien la qualité de ce revêtement protecteur. La Demanderesse a décrit dans sa demande de brevet française du 29 Avril 1971 pour "Perfectionnements aux habillages du coeur desréacteurs nucléaires", un habillage de réacteur qui, contrairement à ceux couramment proposés, consiste en un ensemble autoportant, fabriqué comme élément indépendant aux dimensions requises, et suffisamment rigide pour conserver ces dimensions sans prendre appui sur la jupe. Un tel habillage convient particulièrement bien à la présente invention, car il constitue un autre élément d'appui pour les moyens de calage de la jupe. D'autre part, il permet au constructeur de s'affranchir de toutes exigences quant à la précision de la jupe, autres que celles requises pour en faire un tuyau de guidage de réfrigérant, disposé entre la cuve et l'habillage. L'invention conduit donc, d'après une de ses applications, à une jupe de réacteur relativement légère et flexible en soi, servant essentiellement d'élément de guidage de réfrigérant, et protégée contre les vibrations par des moyens de calage qui la maintiennent serrée en prenant appui sur la cuve et/ou sur un habillage rigide du coeur de réacteur. Bes objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront, par ailleurs, de la description que l'on va en donner ci-après portant sur des modes de réalisation choisis à titre d'exemple et représentés sur les dessins annexés. Sur ces dessins la figure 1 représente, dans une vue d'ensemble en coupe verticale axiale, une installation nucléaire munie de moyens de serrage conformément à l'invention la figure 2 représente, en coupe verticale, à plus grande échelle, un vérin à vis et son siège d'appui la figure 3 représente ce siège d'appui en perspective la figure 4 représente une autre forme de siège d'appui pour vérin à vis la figure 5 représente, en perspective, un élément de cette dernière variante la figure 6 représente un vérin à vis monté sur une cloison de l'habillage entourant le coeur de réacteur. Sur la figure 1, une installation-nucléaire comporte une cuve de réacteur 1, composée d'une enveloppe cylindrique à axe vertical avec un fond et un toit hémisphériques. A la partie supérieure de la cuve, un redan annulaire 2 formé en saillie sur sa face intérieure sert d'élément d'accrochage à une jupe 3 de forme cylindrique. Une grille inférieure 4 reposant sur la jupe porte un empilement d'éléments combustibles, non représentés, verticalement allongés. Ces éléments sont serrés par un habillage latéral 5 raidi sur sa face extérieure par des cloisons horizontales 6 à contour fermé. Ces cloisons 6 présenteiit sur leur bord extérieur, de forme circulaire, une bavette flexible 7 que l'on peut percevoir plus clairement sur la figure 6, disposée en contact élastique avec la face intérieure de la jupe 3. La cuve est munie, à sa partie supérieure, de tubulures d' entrée et de sortie de réfrigérant respectivement désignées par les indices 8 et 9. Selon un mode opératoire connu, le réfrigérant descend le long de la cuve dans 11 espace annulaire formé entre elle et la jupe et remonte ensuite à travers les éléments combustibles avant de s'évacuer par les tubulures de sortie 9. Des vérins à vis 10 qui traversent la jupe 3 à trois niveaux différents prennent appui sur la face intérieure de la cuve. D'autres vérins à vis 11 rigidement fixés aux cloisons horizontales 6 prennent appui sur la face intérieure de la jupe. Ainsi qu'il apparaît sur la figure 1, les vérins 11 se trouvent à deux niveaux différents en position intermédiaire entre les niveaux auxquels se situent les vérins 10. Sur la figure 2, un vérin 10 comporte une tige filetée 12 qui traverse un manchon taraudé 13 logé dans un trou 14 de la jupe 3. Celle-ci est en acier rev8tu sur ses deux faces d'un placage 15. Be trou 14 présente sur chacune des faces de la jupe un élargissement annulaire dans lequel est logée une bague 16. Des soudures électroniques maintiennent les bagues 16 reliées au manchon 13 et aux couches de placage 15. Le matériau de base de la jupe 3 est relativement peu coûteux, tandis que les éléments 13, 15 et 16 sont en métal anti-corrosion. La cuve 1, revetue d'un placage intérieur 17, présente en regard de la tige 12 une recharge 18 ou "beurrage" à face usinée 19. Sur cette face repose un élément d'appui 20 servant de siège ou de selle de butée à la tige 12 du vérin à vis. Le siège 20 consiste essentiellement en une plaque =vstangulaire qus présente sur sa face intérieure (il s'agit de la face située en regard de la tige 12) une rainure définie par une face cylindrique 21 (figure 3) à axe vertical. Sur sa face extérieure, la plaque 20 a un évidement 2 alvéole et ne se trouve ainsi disposée en contact avec la saillie 18 que sur son pourtour. Une soudure électronique réalisée dans l'interface entre les éléments 18 et 20 les maintient assemblés l'un à l'autre. Cette soudure électronique est réalisée par balayage linéaire au faisceau d'électrons le long des quatre cotés de la plaque. En service, la tige 12 accessible de l'intérieur de la jupe est vissée jusqu'à ce que son extrémité arrondie 23 entre en contact avec la face rainurée 21 formée sur le siège d'appui 20. Les vérins 10 sont situés en des points angulairement espacés sur le pourtour de la jupe 3 et les opérations de vissage effectuées sur chacun d'eux ont pour effet de maintenir la jupe fermement serrée à sa périphérie en trois niveaux différents. Ce serrage lui permet de résister très efficacement aux vibrations auxquelles elle pourrait tre soumise, du fait de la très grande vitesse de circulation du réfrigérant, aussi bien aux points d'entrée et de sortie 8 et 9 que le long de l'espace annulaire entre la jupe et la cuve. La construction des vérins à vis 12 n'est astreinte à aucune exigence particulière quant à la précision parce qu'il s'agit a' éléments réglables en position, et ces éléments sont capables de rattraper toutes variations de distance résultant de la construction, entre la face intérieure de la cuve et la face extérieure de la jupe. Les manchons taraudés 13 et les bagues 16 permettent de monter ces vérins sur une jupe revetue de placages anti-corrosion et n'en limite pas l'application à celles réalisées dans la masse en métal anti-corrosion. En service, la jupe peut se dilater librement dans le sens vertical sous l'effet de la température, cette dilatation s'accompagnant d'un glissement des têtes arrondies 23 des verins 12 le long des surfaces cylindriques à axe vertical des rainures 21. La forme de ces rainures a-également pour effet de bloquer la jupe en rotation. L'évidement 22 ménagé sur la face extérieure de la plaque 20 confère à celle-ci une certaine capacité de déformation élastique ce qui a pour effet d'assurer la permanence de l'effort de serrage exercé par le vérin 12. La figure 4 représente, en coupe horizontale, une autre forme de siège d'appui pour vérin 12. Selon cette variante, on commence par réaliser sur la face intérieure de la cuve 1 un beurrage ou recharge en couronne 24, que l'on usine pour former une face annulaire plate sur laquelle vient s'appuyer un manchon 25. On relie le manchon à la recharge par balayage circulaire au faisceau d'électrons réalisé dans l'interface entre ces deux éléments. On assure ce balayage à l'aide d'un appareil de type connu, adapté à émettre un faisceau d'électrons E suivant l'axe du manchon et à l'infléchir dans le plan transversal de l'interface au moyen d'une lentille de déflection. La soudure est donc réalisée par 1' intérieur du manchon 25. Ensuite, on insère dans le manchon un disque 26 et on soude par balayage circulaire au faisceau d'électrons dans l'interface entre la tranche du disque et la face intérieure du manchon. l'a face du disque, tournée vers l'extrémité arrondie 23 du vérin correspondant 12, présente une rainure 21, analogue à celle précédemment décrite, en forme de secteur cylindrique à axe vertical. Le disque 26 est représenté en perspective sur la figure 5. La figure 6 représente, en coupe verticale, un vérin Il adapté à exercer un effort de serrage sur la jupe 3 en prenant appui sur l'habillage 5 du coeur du réacteur. Ce vérin comporte une vis 27 à axe horizontal montée dans un bloc taraudé 28 qui repose sur une cloison horizontale 6 de l'habillage 5. Le bloc 28 porte sur sa face inférieure un piton 29 reçu dans un trou de la cloison 6, une soudure électronique 30 étant réalisée dans l'interface entre le piton et la surface intérieure du trou. Un trou 31 ménagé dans l'habillage 5 et aligné sur la vis 27 permet de manipuler celle-ci par l'intérieur de l'habillage. Bes dispositions que l'on vient de décrire permettent d1éli- miner, de manière particulièrement efficace, les risques de mise en vibration des structures internes d'installation nucléaire sous l'effet des turbulences hydrauliques extr8mement violentes créées par la mise en circulation rapide du réfrigérant Ces dispositions permettent, en outre, d'améliorer le positionnement et la fixation de ces structures internes, de simplifier ces opérations et de s'affranchir de nombreuses et astreignantes tolérances de fabrication exigées par les procédés de fixation actuellement utilisés. REVENDICATIONS 1) Dans une installation nucléaire comportant, à l'intérieur d'une cuve, une jupe entourant un habillage de coeur de réacteur, un dispositif de calage à effort réglable adapté à maintenir la jupe serrée en position, en prenant appui sur la cuve et/ou 1' habillage. 2) Jupe de réacteur pour installation suivant la revendication 1, munie de vérins à vis traversant sa paroi. 3) Jupe de réacteur suivant la revendication 2, fabriquée en métal plaqué sur les deux faces, et dont les vérins sont vissés dans des manchons logés dans des trous de la jupe et soudés aux couches de placage. 4) Jupe suivant la revendication 3, dont les trous destinés à recevoir les manchons présentent, sur chaque face de la jupe, des élargissements annulaires dans lesquels sont logées des bagues qui sont reliées par soudage aux manchons et aux couches de placage. 5) Cuve de réacteur pour installation nucléaire suivant la revendication 1, présentant, sur sa face verticale intérieure, une selle d'appui pour tige de vérin. 6) Cuve de réacteur suivant la revendication 5, dont l'élément d'appui est une plaque munie, sur sa face intérieure, d'une rainure à surface cylindrique verticale. 7) Cuve de réacteur suivant la revendication 5 ou 6, dont la plaque formant élément d'appui est évidée sur sa face extérieure, située en regard de la face de la cuve, et ne repose sur celle-ci que sur tout ou partie de son pourtour. 8) Cuve de réacteur suivant la revendication 5, 6 ou 7, dont l'élément d'appui reposant sur la face usinée d'une recharge de métal fondu, formée en saillie sur la face intérieure de la cuve, est relié à cette face par faisceau d'électrons. 9) Cuve de réacteur suivant la revendication 5, dont l'élément d'appui comporte un tronçon de tube circulaire à axe horizontal, reposant par une extrémité sur la face annulaire usinée d'une recharge de métal formée en saillie sur la face intérieure de la cuve, et obturé à son extrémité opposée par un disque présentant, sur sa face intérieure, une rainure à surface verticale cylindrique, destinée à recevoir l'extrémité d'une tige de vérin. 10) Cuve de réacteur suivant la revendication 9, dont le tronçon de tube est soudé à la recharge par balayage circulaire au faisceau d'électrons, effectué dans un plan perpendiculaire à l'axe du tronçon, et au disque par balayage circulaire au faisceau d'électrons dirigé axialement. 11) Habillage de coeur de réacteur pour installation nucléaire suivant la revendication 1, auquel est rigidement fixé un vérin à vis adapté à prendre appui sur la face intérieure de la jupe. 12) Habillage de coeur de réacteur suivant la revendication 11, dont le vérin, vissé dans un bloc reposant sur une cloison reliée à la face extérieure de l'habillage, est manipulable à travers un trou ménagé dans la paroi verticale dudit habillage.