Brevet FR2115001A1 — publié le 19720707

La présente invention, qui découle d'une étude confiée par Electricité de France à la Société d'Etude de Caissons Nucléaires, a pour obiet un procédé et un dispositif de manutention d'un couvercle lourd d'enceinte 5 contenant des produits radioactifs et notamment d'un couvercle de caisson de réacteur nucTéaire. il va sans dire que le mot "couvercle" doit être interprété de façon large et comme pouvant désigner non seulement une pièce monolithique, mais aussi une structure composite 10 dont certaines fractions-sont déplaçables par rapport aux autres. Les caissons destinés aux réacteurs nucléaires à eau légère comportent avantageusement un couvercle supérieur de grand diamètre destiné à donner accès au coeur et, 15 dans certains cas, aux échangeurs. Ce couvercle représente une masse très importante, qui atteint une centaine de tonnes dans le cas de caissons en béton précontraint pour réacteur de grande puissance. Ce couvercle est enlevé à intervalles réguliers pour donner accès aux éléments de 20 combustible, notamment en vue de leur remplacement et aux autres organes internes. Le poids du couvercle en rend la manutention difficile et délicate, d'autant plus que le réacteur doit préalablement être noyé sous une épaisseur d'eau déminéralisée (ou d'un autre liquide absorbant) 25 suffisante pour protéger le personnel des rayonnements provenant du coeur lors de l'ouverture du caisson. La présente invention vise à fournir un procédé et une installation de manutention de couvercle qui diminuent très notablement les efforts à exercer pour soulever le 30 couvercle et le déplacer transversalement et réduisent corrélativement les risques que provoque, dans les installations classiques, la levée d'une pièce suspendue de plusieurs dizaines de tonnes et son transport de son siège jusqu'à un emplacement de garage. 35 Dans ce but, l'invention propose un procédé de manutention d'un couvercle'd'enceinte contenant des produits radioactifs, caractérisé en ce qu'on remplit B 3914-4-3 JF COPY 70 41792 2115001 prc-ressivement une 'piscine entourant le couvercle et de dimension suffisante pour y déplacer celui-ci d'un liquide assurant une protection contre le rayonnement et en ce qu'on introduit ou maintient dans une chambre solidaire du couvercle un fluide de densité inférieure à celle du liquide en quantité suffisante pour donner à l'ensemble du couvercle de la chambre une densité moyenne proche de celle du liquide. Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci propose une installation de manutention d'un couvercle lourd d'enceinte contenant des produits radioactifs, caractérisée en ce qu'elle comporte une piscine entourant le couvercle et de dimension suffisante pour y déplacer celui-ci, une chambre fixée au couvercle, des moyens pour introduire dans la piscine un liquide de protection contre les rayonnements des produits et des moyens pour introduire ou maintenir dans ladite chambre un volume de fluide de densité inférieure à celle du liquide suffisant pour donner à l'ensemble du couvercle et de la chambre une densité moyenne proche de celle du liquide. Il faut remarquer que la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention n'impose que des modifications relativement peu coûteuses aux installations qui seraient de toute façon nécessaires dans le cas d'un réacteur nucléaire. En effet la piscine est indispensable pour noyer le coeur du réacteur, avant toute manutention de combustible-, sous une épaisseur d'eau suffisante pour protéger le personnel. De plus on peut relier cette piscine au réservoir de désac-tivation des éléments de combustibles irradiés retirés du caisson. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'installations constituant des modes de réalisation de celle-ci, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels: - la figure 1 montre très schématiquement, en coupe selon un plan vertical, une. première installation, 70 41792 2115001 destinée à la manutention d'un couvercle de caisson en béton précontraint de réacteur nucléaire à eau sous pression; - la figure 2, similaire à la Fig. 1, montre 5 une installation constituant une variante de la précédente; - la figure 3 montre la partie haute du caisson de la Fig. 2 et le couvercle soulevé et déplacé vers sa position de garage temporaire. La figure 1 montre un caisson en béton précontraint 10 destiné à recevoir le coeur, et éventuellement les échangeurs, d'un réacteur à eau légère sous pression. Ce caisson comporte une partie fixe 10, constituée par un fond inférieur et un fût latéral, et un couvercle 12 enlevable pour dégager une ouverture dont le diamètre est du même ordre que celui de 15 la cavité interne 14 du caisson. Lors du fonctionnement du réacteur, le couvercle est retenu sur son siège par des organes de tension, schématisés par un câble ou une barre d'ancrage 16. Le caisson et son couvercle ne seront pas décrits en détail, car ils sont bien connus des spécialistes. 20 Le couvercle 12 est muni d'un batardeau vertical 18 qui délimite avec la face supérieure du couvercle 12 une chambre 20, Ce batardeau, au lieu d'être fixé à demeure sur le couvercle 12, pourrait être démontable en totalité ou en partie de façon à n'être mis en place qu'avant chaque 25 ouverture du caisson. Le couvercle 12 et la partie haute du fût se trouvent à l'intérieur d'une piscine 22 délimitée par une dalle 24 et des murs 26. Cette piscine communique avantageusement avec le réservoir de stockage des éléments 30 de combustible irradiés (non représenté). La dalle 24, ou du moins une partie de celle-ci, est avantageusement calculée pour constituer un emplacement de garage pouvant recevoir temporairement le couvercle 12, dans la position illustrée en tirets sur la figure 1. 35 Une corniche interjie 27 de la dalle 24 est reliée de façon ëtanche à la partie fixe 10 du caisson par des garnitures 28, représentées de façon très schématique sur 70 41792 2115001 la figure 1. Ces garnitures peuvent être permanentes, de façon qu'on puisse maintenir dans la piscine, pendant le fonctionnement du réacteur une couche d'eau déminéralisée qui assure une protection biologique s'ajoutant à celle fournie par les parois du caisson lui-même. Elles peuvent 5 également être provisoires et n'être mises en place qu'avant enlèvement du couvercle. Dans le second cas, les opérations d'ouverture du caisson s'effectuent dans l'ordre suivant: le réacteur est arrêté, la pression dans le caisson est ramenée à la 10 pression atmosphérique, les fixations des barres 16 sont desserrées et ces barres sont éventuellement enlevées. Les deux dernières opérations sont effectuées alors que la-piscine est à sec, par du personnel que la partie fixe et le couvercle du caisson protègent des rayonnements encore 15 émis par le réacteur à l'arrêt. On met alors en place les garnitures provisoires 28 et on obture les orifices des gaines de passage des barres 16. On noie le réacteur d'eau déminéralisée par des conduites non représentées, pouvant appartenir au circuit propre du réacteur. On remplit la 20 piscine d'un liquide de protection (qui pratiquement sera de l'eau déminéralisée, bien que certains hydrocarbures légers soient utilisables), jusqu'au niveau désigné sur la figure 1 par la référence 30. La liaison entre le-batardeau 18 et le couvercle 12 doit évidemment être étanche pour que 25 la chambre 20 ne se remplisse pas. La section droite du batardeau est choisie en fonction du poids et du volume du couvercle 12 pour que la poussée hydrostatique subie par l'ensemble couvercle 12-chambre 20 devienne supérieure à son poids lorsque 1'eau dans la piscine 30 atteint un niveau légèrement inférieur à celui de l'arête supérieure du batardeau. On fixe le batardeau à un organe de manutention, constitué dans le cas de la figure 1 par un pont roulant 32. Après avoir éventuellement débloqué le couvercle en agissant sur des vérins auxiliaires (non 35 représentés) interposés entre le couvercle 12 et le fût, on soulève le couvercle (dont le poids apparent est alors 70 41792 2115001 très faible) à l'aide du pont roulant. On continue ensuite à remplir la piscine en soulevant le couvercle de façon que le niveau d'eau reste à proximité de l'arête supérieure du batardeau, mais que l'eau ne se déverse pas 5 dans la chambre 20. Une fois que l'eau a atteint un niveau suffisant, indiqué par 34 sur la figure 1, on peut cesser de soulever le couvercle et le déplacer transversalement pour l'amener au-dessus de sa position de garage. On peut ensuite laisser descendre le niveau d'eau et commander 10 simultanément le pont roulant 32, jusqu'à ce que le couvercle repose dans la position indiquée en tirets sur la figure 1. Les opérations de manutention lors de la remise en place du couvercle sont effectuées dans l'ordre inverse 15 de celui qui a été indiqué ci-dessus et il n'est évidemment pas nécessaire de les décrire. On peut évidemment apporter de nombreuses variantes au dispositif qui vient d'être décrit et à son mode d'utilisation. On peut choisir de faire flotter le couvercle ou au contraire 20 admettre qu'il conserve en permanence un faible poids apparent. Le batardeau peut être muni d'organes annexes de pompage permettant de vider l'eau qui s'y introduit accidentellement. Il peut porter des organes reliées à une conduite obturable traversant le couvercle et permettant 25 d'introduire dans le caisson de l'eau déminéralisée avant ouverture. Par ailleurs, la section droite et la hauteur du batardeau 18 sont avantageusement telles que la poussée hydrostatique n'équilibre le poids de l'ensemble couvercle 30 12-batardeau 18 que lorsque la hauteur d'eau dans la piscine assure une protection biologique jugée satisfaisante. On retrouve dans le dispositif illustré en figures 2 et 3 un caisson comprenant une partie fixe 40, qui repose sur des fondations 41, et un couvercle 42. Le couvercle et la 35 partie haute du fût sont placés dans une piscine 52 délimitée par une dalle 54 et des murs 56. La dalle est encore munie d'une corniche 57 que des joints étanches 58, permanents ou provisoires, relient au fût de la partie fixe 40. 70 41792 6 2115001 Dans le mode de réalisation illustré en figures 2 et 3, la chambre 50 est délimitée par la surface latérale du couvercle 42, un fond annulaire 49 et une jupe cylindrique 48. La chambre annulaire ainsi constituée, ouverte vers le 5 bas, constitue cloche à plongeur. Le couvercle 42 est traversé par une ou plusieurs conduites 60 reliées par une tubulure flexible 62 à une installation permettant d'injecter de l'air sous pression depuis une installation 64 ou au contraire de laisser de l'air s'échapper à l'atmosphère. 10 Le débouché de la tubulure 62 est à un niveau tel que l'air ne puisse s'échapper en totalité. Avant d'ouvrir le caisson, on amène le volume d'eau déminéralisée dans le caisson au niveau 66 (figure 2) et l'eau occupant la piscine 52 au niveau 65. On décolle le 15 couvercle et on injecte par la tubulure 62 et la conduite 60 de l'air sous pression dans la chambre 50 pour refouler l'eau. Lorsque l'eau a été suffisamment refoulée, le couvercle 42 se soulève avec la plaque annulaire 49 et la jupe 48. On règle la masse d'air contenue dans la chambre 50 20 de façon qu'il affleure l'arête inférieure de la jupe. Celle-ci est dessinée de façon qu'à ce moment la poussée hydrostatique subie par 1'ensemble soit supérieure au poids et que le centre de poussée soit placé au-dessus du centre de gravité. L'alimentation d'air par la tubulure 62 peut être maintenue, 25 l'air en excès s'échappant par dessous la jupe de façon qu'une fuite accidentelle ne modifie pas le volume d'air contenu. Le couvercle 42 peut alors être déplacé en agissant sur le niveau de l'eau dans la chambre 50 et éventuellement en reliant le couvercle à une installation de déplacement. Le 30 couvercle 42 peut également être muni d'une charpente auxiliaire, non représentée sur les figures 2 et 3, prenant appui sur les murs 56 pour guider le déplacement du couvercle. On peut ainsi amener celui-ci de la position représentée en traits pleins sur la figure 2 à la position représentée en 35 traits pleins sur la figure 3, en faisant passer le niveau de l'eau de 65 (fig. 2) à 68 (fig. 3). On peut ensuite déposer le couvercle sur un emplacement de garage, comme indiqué en tirets sur la figure 2, en ramenant en 65 le niveau de 1'eau. 70 41792 2115001 L'invention est évidemment susceptible de nombreuses variantes, les modes de réalisation qui viennent d'être décrits ne constituant que des exemples non limitatifs. Il va sans dire que la portée du présent brevet s'étend à de telles variantes restant dans le cadre des équivalences mécaniques. 70 41792 2115001 REVENDICATIONS 1'/ Procédé de manutention d'un couvercle d'enceinte contenant des produits radioactifs, caractérisé en "ce qu'on remplit progressivement une piscine entourant le couvercle et de dimension suffisante pour y déplacer celui-ci d'un liquide assurant une protection contre le rayonnement et en ce qu'on introduit ou maintient dans une chambre solidaire du couvercle un fluide de densité inférieure à celle du liquide en quantité suffisante pour donner à 1'ensemble du couvercle de la chambre une densité moyenne proche de celle du liquide. 2°/ Installation de manutention d'un couvercle lourd d'enceinte contenant des produits radioactifs, caractérisée en ce qu'elle comporte une piscine entourant le couvercle et de dimension suffisante pour y déplacer celui-ci, une chambre fixée au couvercle, des moyens pour introduire dans la piscine un liquide de protection contre les rayonnements des produits et des moyens pour introduire ou maintenir dans ladite chambre un volume de fluide de densité inférieure à celle du liquide suffisant pour donner à l'ensemble du couvercle et de la chambre une densité moyenne proche de celle du liquide. 3°/ Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la chambre est délimitée par le couvercle lui-même, qui en constitue le fond, et par une paroi latérale faisant vers le haut à partir du couvercle une saillie verticale telle que l'ensemble du couvercle et de la chambre occupée par de l'air à une densité moyenne inférieure à celle du liquide de façon à être soumis à une poussée hydrostatique supérieure à son poids. 4°/ Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la section droite de ladite paroi est telle que l'ensemble du couvercle et de la chambre n'acquiert une portance positive que lorsque l'épaisseur de liquide au-dessus du siège du couvercle assure une protection biologique suffisante contre les rayonnements. 70 41792 9 2115001 5°/ Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la chambre est constituée par une zone annulaire formant cloche à plongeur délimitée par une cloison autour du couvercle et en ce que les moyens pour introduire du fluide dans la chambre comprennent un conduit flexible pouvant être relié à une source de gaz sous pression ou à l'atmosphère. 6°/ Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le conduit pour introduire ou retirer du fluide débouche dans la chambre à un niveau tel qu'une partie seulement du fluide peut s'échapper de la chambre. 7°/ Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le liquide est de l'eau déminéralisée. 8°/ Installation suivant la revendication 7, caractérisée en ce que ladite piscine communique avec un réservoir de stockage des produits radioactifs. 9°/ Application du procédé suivant la revendication 1 ou de l'installation suivant l'une quelconque des revendications 2 à 8 à la manutention du couvercle, en béton précontraint du caisson d'un réacteur à eau légère. 10°/ Application suivant la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens pour introduire ledit fluide sont conçus pour permettre également d'introduire de l'eau déminéralisée dans le caisson du réacteur à travers le couvercle.