Brevet FR2446529A1 — publié le 19800808

La présente invention a pour objet des conteneurs de matières fortement radioactives. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des enceintes et conteneurs destinés au transport, à la manutention ou au stockage de matériaux très radioactifs. Le transport et la manutention des matières et matériaux très radioactifs #t très dangereuxest réaliséen enfermant ceux-ci dans des enceintes ou conteneurs mobiles et étanches ayant des parois qui arrêtent toutes les radiations dangereuses. Actuellement on utilise soit des conteneurs en plomb gainé intérieurement en acier inoxydable, soit des conteneurs en acier dont les parois ont une épaisseur de l'ordre de 300mm. De tels conteneurs sont évidemment très coûteux parce'que le plomb est un métal relativement cher et parce que des conteneurs en une seule couche d'aciereEgawtune épaisseur de tordre de 300mm doivent évidemment être réalisés par forgeage. Les conditions auxquelles doivent répondre impérativement de tels conteneurs sont les suivantes - Ils doivent être étanches aux liquides et aux gaz et absorber toutes les radiations dangereuses émises par les matières radioactives qu'ils contiennent. - Ils doivent diffuser vers l'extérieur la chaleur due à la désintégration de la matière. - Ils doivent résister mécaniquement à des chocs très violents, de telle sorte qu'cas d'accident de la circulation ils ne risquent pas de se déchirer. La résistance au choc doit rester bonne même à basse température, ce qui exige de les construire dans des métaux ayant une bonne résilience. Leur poids et leur encombrement ne doivent pas dépasser le gabarit routier ou le gabarit ferroviaire. L'objectif de la présente invention est de procurer des conteneurs qui répondent aussi bien et même mieux que ceux qui sont construits actuellement au conditions impératives ci-dessus et qui peuvent être fabriqués pour un coût beaucoupplus réduit. Un conteneur de matières fortement radioactives comporte, de façon connue, un corps cylindrique de forte épaisseur, en acier, fermé de façon étanche à ses deux extrémités. L'objectif de l'invention est atteint au moyen d'un conteneur dont le corps cylindrique est composé de plusieurs viroles coaxiales, en tôle d'acier roulé qui sont emboîtées l'une dans l'autre et qui sont soudées entre elles le long de leurs bords. La virole interne est,de préférence, en tôle d'acier comportant un revêtement sur sa face interne, par exemple un revêtement en acier inoxydable. De même, la virole externe est, de préférence, en tôle d'acier comportant un revêtement sur sa face externe. Le corps cylindrique du conteneur est soudé,à l'extrémité inférieure, sur un fond en acier forgé et à l'extrémité supérieure sur un anneau en acier forgé. Le fond peut être réalisé aussi en plusieurs parois. Cet anneau en acier forgé comporte un épaulement périphérique interne et l'extrémité supérieure du conteneur est fermée de façon étanche par un premier bouchon en acier forgé qui prend appui sur cet épaulement et qui est boulonné sur celui-ci et par un deuxième bouchon qui est boulonné sur l'extrémité libre dudit anneau. L'invention a pour résultat de nouveaux conteneurs destinés à contenir des matières ou des matériaux radioactifs et à permettre de transporter, de manutentionner et de stocker ceux-ci en sécurité. Le corps cylindrique de ces nouveaux conteneurs est fabriqué en utilisant uniquement des tôles laminées de forte épaisseur, en acier ordinaire, qui sont des produits courants beaucoup moins onéreux que des pièces forgées. On utilise des tôles dont l'épaisseur peut varier par exemple entre 15 et 80mm,qui sont roulables. On choisit les rayons de courbure des tôles roulées de sorte que les viroles successives s'emboîtent l'une dans l'autre avec un faible jeu. Dans l'industrie chimique,on a déjà construit des parois de réacteurs cylindriques devant résister à de très fortes pressions en utilisant plusieurs viroles concentriques emboîtées l'une dans l'autre et soudées entre elles. Dans le cas des réacteurs, le problème à résoudre est d'obtenir une résistance mécanique élevée. Dans le cas des conteneurs de matières fortement radioactives, le problème à résoudre est d'arrêter les radiations et de résister aux chocs. La fonction des parois est donc différente et la présente invention constitue une application nouvelle d'un moyen connu, application dans laquelle ledit moyen remplit une fonction nouvelle. En ce qui concerne la résistance au choc et la résilience, les conteneurs multicouches selon l'invention présentent des avantages par rapport aux conteneurs en acier forgé connus. A épaisseur égale, ils sont plus résistants. En effet, si une fissure prend naissance dans l'une des couches du corps cylindrique, elle ne se transmet pas aux autres couches qui continuent à assurer leur fonction de protection du milieu environnant, ce qui est très important pour un conteneur qui doit garantir une protection sans défaillance. Un autre avantage des conteneurs multicouches selon l'invention par rapport aux conteneurs en acier épais forgé réside dans le fait que la qualité et l'honiogénéité des tôles d'acier laminé est plus grande que celle des pièces forgées et les risques de fissuration ou de fuite par suite d'un défaut de l'acier sont donc réduits. Les contrôles de qualité de la masse d'acier du corps cylindrique peuvent être plus réduits, ce qui diminue le prix de revient. Dans le cas où un défaut du type inclusion ou crique vient à être décelé dans l'une des viroles, on peut la remplacer, ce qui est évidemment moins onéreux que de reprendre une pièce forgée dont le poids est de tordre de 500 K.N.. Un autre avantage des conteneurs multicouche selon Itinvention par rapport aux conteneurs en acier forgé, réside dans le fait qu'il permet de construire des corps cylindriques composites, composés de couches de nature différente. Ainsi on peut incorporer une virole en plomb entre des viroles en acier pour bénéficier de la bonne absorption des radiations par le plomb. On a déjà construit des conteneurs de matières radioactives composites en coulant du plomb fondu entre deux enveloppes en acier. Les conteneurs selon l'invention permettent d'obtenir les mêmes avantages de façon beaucoup p#lus simple, en partant des tôles roulées. On peut également former la virole interne et la virole externe en utilisant une tôle d'acier comportant un revêtement ou un rechargement sur une face, par exemple une tôle avec un revêtement inoxydable en acier spécial. Cette possibilité n'existe pas dans le cas des conteneurs en acier massif. Un autre avantage des conteneurs selon l'invention réside dans le fait que grâce à leur structure feuilletée, ils résistent mieux aux contraintes thermiques. Les gradients de température interviennent sur une distance égale à l'épaisseur de chaque couche et les contraintes sont moins élevées. Un autre avantage des conteneurs selon l'invention réside dans la plus grande facilité de détection des fuites de liquide ou de gaz avant que delles-ci ne se répandent à l'extérieur et ne présentent un danger. On peut, en effet, faire des trous de sondage qui traversent les tôles externes et qui aboutissent dans l'interface entre deux couches internes et tester périodiquement ceux-ci pour déceler la présence éventuelle de liquide oti de gaz radioactif dans cet interface. En effet, si une fuite de fluide radioactif a lieu par suite d'une fissuration des couches internes, le fluide se répand dans les interfaces et un tel test permet de déceler sa présence avant que la fuite n'ait traversé les couches externes et ne soit devenue dangereuse. Une telle possibilité de prévention des fuites à travers le corps du conteneur n existe évidemment pas dans le cas des conteneurs en acier massif et cet avantage est très important pour la sécurité dans le cas de matières radioactives émettant des gaz très dangereux. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent,sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation d'un conteneur selon l'invention. La figure 1 est une coupe axiale. La figure 2 est une vue selon Il Il de la figure 1 avec arrachement partiel. La figure 3 est une coupe transversale selon III III de la figure 1 avec arrachement partiel. Les figures représentent un conteneur 1, de forme cylindrique, destiné à transporter, à manutentionner ou à stocker des matières très radioactives quisontplacées à l'intérieur de la cavité étanche 2, délimitée par 3 le conteneur. Cette cavité a par exemple, un volume de l'ordre de Sm Pour fixer les idées, le diamètre de la cavité est par exemple de 1,20m, la longueur totale du conteneur est de l'ordre de 5m, le diamètre ex térieur de l'ordre de 2m et le poids total vide de l'ordre de 600 K.N. Les parois du conteneur sont suffisamment épaisses pour arrêter toutes les radiations émises par la matière radioactive contenue dans la ca vité 2. Le conteneur comporte un corps cylindrique allongé 3 qui est composé de plusieurs viroles coaxiales, d'axe xxl, emboîtées l'une dans l'autre avec un faible jeu. Par exemple,dans le cas de la figure, le corps 3 est composé de cinq couches successives 3a, 3b, 3c, 3d et 3e. Chaque virole est constituée par une tôle laminée qui est roulée et soudée bord à bord. Les soudures 4a à 4e des différentes tôles sont,de préférence, décalées angulairement comme le montre la figure 3. Les rayons de courbure des différentes viroles 3a à 3e croissent d'une quantité égale à l'épaisseur de chaque tôle de sorte que les viroles s'emboîtent l'une dans l'autre sans jeu ou avec un très faible jeu. Les épaisseurs des tôles sont choisies en fonction des possibilités de roulage avec un rayon de courbure déterminé. Les tôles internes qui doivent être roulées au plus petit rayon ont une épaisseur plus faible. Par exemple pour un rayon intérieur de lm,20 on choisit les épaisseurs suivantes : 45mm pour la couche 3a, 55mm pour la couche 3b, 60mm pour la couche 3c, 72,5mm pour les couches 3d et 3e, ce qui conduit à une épaisseur totale de 305mm. Dans le cas de la figure 1, le corps 3 est composé de deux demicorps identiques qui sont soudés bout à bout par une soudure périphérique 5 qui soude en même temps les cinq couches entre elles le long de leurs bords. La couche interne 3a est avantageusement composée d'une couche d'acier doux comportant un revêtement inoxydable 6 sur sa face interne, par exemple un revêtement en acier inoxydable ou en clad ayant une épaisseur de 4mm. De telles couches existent dans le commerce et elles peuvent être roulées. La couche externe peut également être une couche composite comportant un revêtement incorporé sur sa face externe destiné à la protéger de la corrosion. Les conteneurs selon l'invention peuvent être placés verticalement. Ils comportent un fond en acier forgé 7, de grande épaisseur, qui est prolongé vers le haut par un anneau 8 sur lequel l1extrémité inférieure du corps 3 est soudée par une soudure périphérique 9 qui soude en même temps entre eux les bords inférieurs des viroles 3a à 3e. De préférence, le diamètre extérieur de l'anneau 8 est moindre que celui du corps 3. Par exemple l'épaisseur du corps est de 305mm et celle de l'anneau 8 est de 260mm. Le bord inférieur de la virole externe 3e a une épaisseur réduite et la virole 3e comporte un chanfrein périphérique 10 situé lé- gèrement en retrait du bord inférieur de la virole. L'extrémité supérieure du corps cylindrique est soudée, par une soudure 11,sur un anneau forgé 12 dontlediamètre externe est égal à celui de l'anneau 8. Le bord supérieur de la virole externe 3e a également une épaisseur réduite et il comporte un chanfrein 13 situé légèrement en retrait du bord supérieur. L'anneau ou bride 12 comporte un épaulement périphérique interne 14 formant une feuillure. L'extrémité supérieure du conteneur est obturée de façon étanche par un premier bouchon 15 en acier forgé qui prend appui sur l'épaulement 14 et qui est fixé sur celui-ci par des boulons 16. Le bouchon 15 est un bouchon épais, ayant par exemple une épaisseur de 360mm,comme le fond 7,et il arrête la radiation. Un deuxième bouchon de sécurité 17 est fixé par des boulons 18 sur le bord supérieur de l'anneau 12. Ce deuxième bouchon porte quatre anneaux de levage 19. L'anneau supérieur 12 porte deux tourillons diamétralement opposés 20a et 20b visibles sur la figure 2. Il comporte également un logement 21 destiné à recevoir une vanne qui apparaît en arraché sur la figure 2. Le fond 7 porte également deux tourillons 22a et 22b qui sont diamétralement opposés et qui sont disposés en croix par rapport aux deux tourillons 20a et 20b. Il comporte également un logement 23 destiné à recevoir une vanne. Le logement 23 débouche dans une Saignée radiale 24 qui est découpée dans le fond 7 jusqu'au centre. Cette saignée reçoit une goulotte 25 en tôle pliée en forme de U qui est recouverte par une tôle de couverture 26. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les divers élé- ments constitutifs du conteneur qui vient d'être décrit, à titre d'exemple, pourront être remplacés par des éléments équivalents remplissant les mêmes fonctions. REVENDICATIONS 1 - Conteneur de matières fortement radioactives comportant un corps cylindri que, de forte épaisseur; en acier, fermé de façon étanche à ses deux ex trémités, caractérisé en ce que ledit corps cylindrique est composé de plusieurs viroles coaxiales, en tôle d'acier roulée, qui sont emboîtées l'une dans l'autre et soudées entre elles le long de leurs bords. 2 - Conteneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la virole in terne est en tôle d'acier composite comportant un revêtement incorporé sur sa face interne. 3 - Conteneur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la virole externe est en tôle d'acier composite comportant un revê tement incorporé sur sa face externe. 4 - Conteneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit corps cylindrique est soudé, à l'extrémité inférieure, sur un fond en acier forgé et à l'extrémité supérieure sur un anneau en acier forgé. 5 - Conteneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit fond et ledit anneau ont un diamètre extérieur inférieur au diamètre extérieur dudit corps cylindrique et les bords de la virole externe qui sont soudés sur ledit fond et sur ledit aunneau ont une épaisseur réduite et compor tent un chanfrein périphérique situé légèrement en retrait dudit bord. 6 - Conteneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit anneau comporte un épaulement périphérique interne et l'extrémité supérieure est fermée de façon étanche par un premier bouchon en acier forgé qui prend appui sur ledit épaulement et qui est boulonné sur celui-ci et par un deuxième bouchon qui est boulonné sur l'extrémité libre dudit anneau. 7 - Conteneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit corps cylindrique comporte cinq viroles concentriques en tôle d'acier roulée dont les épaisseurs sont comprises entre 45mm et 72,5mm.