Brevet FR2300401A1 — publié le 19760903

La présente invention est relative a une structure d'isolation thermique, notamment pour le caisson en béton d'un réacteur nucléaire et s'applique plus particulièrement lorsque la paroi interne du caisson délimitant la cavité dans laquelle est disposé le coeur du réacteur et les structures qui lui sont directement associées, est recouverte d'une peau d'étanchéité métallique, munie de moyens d'ancrage par rapport a la paroi et séparée de celle-ci par une épaisseur d'un matériau isolant thermique, notamment par une couche d'un béton dont les carac téristiques sont choisies pour supporter les gradients de température entre la peau métallique portée a une température notable par le fluide chaud qui circule dans le c coeur à l'intérieur de la cavité et la paroi du caisson dont la température doit être maintenue a une valeur relativement modérée et sensiblement constante. On connait déjà diverses solutions de réalisation pour une telle structure d'isolation thermique du genre à peau d'étanchéité "chaude", celle-ci en contact avec le fluide à température élevée dans la cavité du caisson étant immobilisée par rapport a la paroi de ce dernier, notamment pour empêcher les effets de la dilatation thermique, les cyclages de température lors du fonctionnement de l'installation se traduisant dans cette peau d'étanchéité par des cyclages de contraintes.Notamment, on a déjà prévu de solidariser la peau d'étanchéité avec le béton de la paroi du caisson par des fers d'ancrage plats ou ronds, régulièrement répartis et soudés à une extrémité contre la peau d'étanchéité métallique de façon à s'étendre perpendiculairement à cette dernière, ces fers étant ancrés à leur autre extrémité dans le béton de la paroi après traversez de l'épaisseur du matériau isolant thermique prévu entre cette paroi et la peau d'étanchéité, ces fers d'ancrage permettant ainsi de maintenir la peau en position, quelles que soient les sollicitations dont elle est le siège. On constate cependant que cette solution présente certains inconvénients. En particulier, si ces ancrages sont bien adaptés pour s'opposer aux efforts s'exerçant perpendiculairement au plan de la peau d'étanchéité et notamment tendant à écarter celle-ci de la paroi en béton du caisson, ils sont d'un intérêt nettement moins certain pour les efforts se manifestant parallè liement'à ce plan. Ces efforts peuvent être d'origlnes diverses et notamment résulter de variations d'épaisseur de la tôle constituant la peau d'étanchéité, de variations des caractéristiques mécaniques de celle-ci et surtout des gradients thermiques dans les conditions normales ou accidentelles de fonctionnement du réacteur.Ces efforts, qui tendent à faire glisser la peau par rapport à la paroi de béton, ne rencontrent de la part des ancrages qu'une faible résistance, ces ancrages ne possédant qu'une rigidité transversale limitée. La résistance à ces efforts parallèles au plan de la peau, ne peut donc être assurée que par le béton de la paroi lui-même, au droit des têtes d'ancrage. Or, la résistance de ce béton est réduite dans cette direction; d'autre part, le contact entre les têtes d'ancrage et le béton chaud porté à la température du fluide à l'intérieur de la cavité du caisson n'a lieu que sur une faible surface, les caractéristiques mécaniques de ce béton dans cette région étant en outre sensiblement diminuées. La présente invention concerne une structure d'isolation thermique qui pallie ces inconvénients, grâce notamment à une conception différente des moyens d'ancrage de la peau d'étanchéité sur la paroi de béton à travers l'épaisseur de matériau isolant, conduisant à une amélioration substantielle de la résistance offerte par ces moyens d'ancrage vis-à-vis des efforts s'exerçant selon le plan de la peau d'étanchéité. A cet effet, la structure d'isolation thermique consi dérée, pour une paroi en béton d'un caisson de réacteur nucléaire, comportant une peau d'étanchéité métallique munie de moyens d'ancrage par rapport à cette paroi et séparée de celle-ci par une épaisseur d'un matériau isolant thermique contre laquelle est plaquée la peau d'étanchéité, se caractérise en ce que les moyens d'ancrage sont constitués par des nervures continues, solidaires de la peau d'étanchéité, s'étendant au moins partiellement à travers l'épaisseur du matériau isolant thermique, l'extrémité de ces nervures au voisinage de la paroi de béton comportant des organes de liaison avec cette paroi, noyés dans celle-ci. De préférence, le matériau isolant thermique est cons titué par une couche de béton spécial, en contact d'une part avec la peau d'étanchéité et d'autre part avec un coffrage parallèle, séparant la paroi en béton du caisson du matériau isolant thermique. Selon une caractéristique particulière, les nervures sont constituées par des bandes plates soudées contre la peau sur un de leurs bords et présentant à leurs bords opposés un profil arrondi constituant un talon d'ancrage par rapport à la paroi en béton du caisson. Avantageusement, le talon d'ancrage de chaque nervure est solidarisé de tiges d'ancrage parallèles, réparties selon la longueur de la nervure et dans le plan de celle-ci, ces tiges traversant le coffrage et se terminant à l'intérieur de la paroi en béton par une extrémité noyée. De pré férence également, des tubes de refroidissement sont disposés dans l'épaisseur du matériau isolant et dans la paroi de béton au voisinage du coffrage de séparation, ces tubes s'étendant paral lèlement au plan des nervures d'ancrage. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, chaque nervure est soudée contre la peau d'étanchéité par deux cordons de soudure, parallèles au plan de la nervure. Selon une caractéristique particulière, et notamment dans le cas d'un caisson cylindrique à axe-vertical, les nervures s'étendent radialement dans des plans verticaux passant par l'axe du caisson. Dans une autre variante de réalisation, les nervures s'étendent selon deux familles ou plus de nervures différentes, parallèles entre elles dans chaque famille. Avantageusement, les familles de nervures s'étendent selon deux directions orthogo nales, respectivement verticale et horizontale ou bien et selon une autre variante,\selon des hélices autour de l'axe du caisson. D'autres caractéristiques d'une structure d'isolation thermique selon l'invention apparaîtront encore à travers la description qui suit de deux exemples de réalisation, donnés à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la Fig. 1 est une vue schématique en perspective partiellement arrachée, illustrant la structure considérée, dans son application à la protection de la paroi en béton d'un caisson pour réacteur nucléaire. - la Fig. 2 est une vue de détail d'une variante de réalisation. Sur la Fig. 1, la structure d'isolation thermique représentée est désignée dans son ensemble par la référence 1. Cette structure se compose principalement d'une peau d'étanchéité 2, constituée par une tôle métallique délimitant la cavité cylindrique interne à axe vertical du caisson d'un réacteur nucléaire. Cette tôle 2 s'étend parallèlement à la paroi en béton 3 de ce caisson, cette dernière assurant avec le concours d'armatures de précontrainte (non représentées) la résistance nécessaire vis-àvis de la pression interne qui règne à l'intérieur de la cavité contenant notamment le coeur du réacteur. L'espace compris entre la peau d'étanchéité métallique 2 et la paroi en béton 3 est rempli par une épaisseur convenable d'un matériau isolant thermique, de préférence constitué par un béton spécial dont les caractéristiques mécaniques notamment sont choisies pour lui permettre de supporter les gradients thermiques créés entre la peau d'étanchéité 2 portée à une température notable par le fluide qui baigne le réacteur à l'intérieur de la cavité et le béton 3 de la paroi qui, pour des raisons de tenue mécanique doit être maintenu en fonctionnement à température relativement basse et sensiblement constante. L'épaisseur 4 de béton intermédiaire est maintenue entre la surface externe de la peau d'étanchéité 2 et une paroi de coffrage 5, en contact avec la surface en regard de la paroi en béton 3. Conformément à l'invention, la liaison entre la peau d'étanchéité 2 et la paroi en béton 3 est réalisée au moyen de nervures d'ancrage 6. Ces nervures se présentent sous la forme de tôles plates allongées, s'étendant sensiblement pour chacune d'elles perpendiculairement au plan tangent de la peau d'étanchéité 3 de telle sorte que ces nervures soient situées dans des plans radiaux, passant par l'axe du caisson du réacteur dans l'exemple de réalisation représenté. Ces nervures 6 sont verticales et solidarisées de la surface externe de la peau d'étanchéité 2 par des cordons de soudure 7 et 8.Elles traversent pratiquement totalement l'épaisseur 4 de béton isolant thermique et présentent à leurs extrémités situées au voisinage du coffrage 5 une partie arrondie 9 permettant de les immobiliser par rapport à cette épaisseur 4, cette partie arrondie constituant un talon d'ancrage permettant leur liaison avec la paroi 3. A cet effet, ces nervures 6 sont associées à une série de tiges d'ancrage 10, parallèles et régulièrement réparties selon la longueur de ces nervures, ces tiges d'ancrage s'étendant horizontalement par rapport aux nervures. Chaque tige d'ancrage est soudée contre le talon d'ancrage 9 par des points de soudure li, puis traverse le coffrage 5 et présente à son extrémité opposée 12 un profil d'ancrage en queue de morue ou autre, à l'intérieur de la paroi en béton 3. Grâce à ces dispositions, la partie des nervures qui se trouve au contact de la peau d'étanchéité est portée à une température voisine de cette dernière, tandis que les talons d'ancrage 9 à l'autre extrémité de ces nervures au-delà de l'é- paisseur 4 est à une température relativement basse, sensiblement voisine de celle de la paroi 3. Pour assurer en outre un meilleur refroidissement des nervures au voisinage des talons 9, on peut avantageusement prévoir de disposer de part et d'autre du coffrage 5 dans l'épaisseur 4 d'un côté et dans la paroi 3 de l'autre, et de préférence parallèlement au plan des nervures, des canalisations 13 et 14 pour la circulation d'un fluide réfrigérant, notamment de l'eau, permettant de maintenir les zones correspondantes à des températures convenables sensiblement constantes. Dans l'exemple de réalisation considéré sur la Fig. 1, les nerv ures s'étendent verticalement, perpendiculairement au plan tangent à la peau d'étanchéité 3 selon la génératrice de liaison avec celle-ci. Ces dispositions permettent dès lors, à ces nervures de conférer à la structure d'isolation thermique, une meilleure résistance vis-à-vis des efforts qui s'exercent parallèlement au plan des nervures et qui, notamment, tendraient à faire glisser la peau d'étanchéité 2 par rapport à la paroi 3 du caisson. Par ailleurs, la largeur suffisante de ces nervures maintient une bonne résistance de la structure v;s-à-vis des efforts s'exerçant perpendiculairement au plan de la peau d'étanchéité. En variante, on pourrait prévoir de dlspDset des nervures de raidissement de la structure, non seulement dans la direction verticale précédente, mais selon des familles de nervures, parallèles dans chaque famille et présentant, d'une famille à l'autre, des directions différentes. Ainsi et comme illustré sur la Fig. 2, la structure est associée à deux familles de nervures 6 orthogonales, respectivement verticales 6a et horizontales 6b, soudées contre la surface externe de la peau d'étanchéité métallique 2. En variante également, on pourrait prévoir de disposer ces nervures selon des hélices autour de l'axe du caisson. Dans tous les cas, le plan des nervures est choisi préférentiellement dans la direction des efforts maximaux exercés sur la peau d'étanchéité. Par ailleurs, il est clair que du fait de leur grande surface, ces nervures ont une résistance appréciable aux efforts qui s'exercent perpendiculairement à leur plan, ce qui permet de profiter de façon plus avantageuse de la résistance offerte par ie béton d matériau isolant thermique lui-même. REVENDICATIONS 1. Structure d'isolation thermique pour paroi en béton d'un caisson de réacteur nucléaire, comportant une peau d'étanchéité métallique munie de moyens d'ancrage par rapport à cette paroi et séparée de celle-ci par une épaisseur d'un matériau isolant thermique contre laquelle est plaquée la peau d'étanchéité, caractérisée en ce que les moyens d'ancrage sont constitués par des nervures continues,. solidaires de la peau d'étanchéité, sléten- dant au moins partiellement à travers l'épaisseur du matériau isolant thermique, l'extrémité de ces nervures au voisinage de la paroi de béton comportant des organes de liaison avec cette paroi, noyés dans celle-ci. 20. Structure d'isolation thermique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau isolant thermique est constitué par une couche de béton spécial, en contact d'une part avec la peau d'étanchéité et d'autre part avec un coffrage parallèle, séparant la paroi en béton du caisson du matériau isolant thermique. 3 . Structure d'isolation thermique selon la revendication 1, caractérisée entre que les nervures sont constituées par des bandes plates soudées contre la peau sur un de leurs bords et présentant à leurs bords opposés un profil arrondi constituant un talon d'ancrage par rapport à la paroi en béton du caisson. 40. Structure d'isolation thermique selon la revendication 3, caractérisée en ce que le talon d'ancrage de chaque nervure est solidarisé de tiges d'ancrage parallèles, réparties selon la longueur de la nervure et dans le plan de celle-ci, ces tiges traversant le coffrage et se terminant à l'intérieur de la paroi en béton par une extrémité noyée. 5 . Structure d'isolation thermique selon la revendication 2, caractérisée en ce que des tubes de refroidissement sont disposés dans l'épaisseur du matériau isolant et dans la paroi de béton au voisinage du coffrage de séparation, ces tubes s'étendant parallèlement au plan des nervures d'ancrage. 60. Structure d'isolation thermique selon la revendication 1, caractérisée en ce chaque nervure est soudée contre la peau d'étanchéité par deux cordons de soudure, parallèles au plan de la nervure. 70. Structure d'isolation thermique pour caisson cylindrique à axe vertical selon la revendication 1, caractérisée en ce que les nervures s'étendent radiarement dans des plans verticaux passant par l'axe du caisson. 80. Structure d'isolation thermique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les nervures s'étendent selon deux familles ou plus de nervures dlfférentes, parallèles entre elles dans chaque famille. 90. Structure d'isolation thermique selon la revendication 8, caractérisée en ce que les familles de nervures s'étendent selon deux directions orthogonales, respectivement verticale et horizontale. 100. Structure d'isolation thermique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les nervures s'étendent selon des hélices.