Brevet FR2454676A1 — publié le 19801114

La présente invention a pour objet un dispositif de récupération de fuites monté dans une enceinte abritant des matériels nucléaires contenant ou circulant du sodium liquide De façon plus précise, la présente invention concerne un dispositif de récupération de fuites de sodium liquide qui peuvent se produire dans les différentes parties d'une installation nucléaire du type neutrons rapides refroidie par du sodium liquide On sait que dans la majorité des centrales nucléaires du type à neutrons rapides, le fluide de refroidissement utilise est du sodium liquide. On sait par ailleurs que dans de telles installations, on-trouve un grand nombre de composants qui contiennent ou qui permettent de mettre en circulation ce sodium liquide.A titre non limitatif, on peut citer la cuve du reacteur et hors de celle- ci-les pompes secondaires, les échangeurs secondaires et uni certain nombre d'installations annexes, telles que des réser- voirs de stockage, des pompes, etc... Ces différentes instal- lations sont confinées dans des enceintes ou plus précisément des casemates en béton. On sait également que le sodium liquide présente la particularité de s'enflammer spontanément à l'air libre. De surcroît, le contact de ce métal Liquide aTroc le béton- constituant actuellement ces enceintes ou casemates se traduit par une réaction vive provoquant la destruction de ce matériau en profondeur ainsi que sa pulverisation4 il est donc impor- tant de recueillir le sodium liquide résultant de ces fuites. En outre, -il est important de relever que selon le type de fuite et la nature du composant dans lequel se ooroduit cette fuite, les débits de fuites et donc les ; antités de sodium liquide a récupérer sont tres -tariablesn ne part, il peut exister des fuites correspondant à des défauts dans les systèmes d'étanchéité, ces débits de fuites étant relativement faibles. D'autre part, il peut exister des fuites provenant de la rupture des réservoirs ou des canalisationsX Ces fuites correspondent à des volumes importants de sodium liquide.Bien que ce dernier type de fuites soit beaucoup moins probable, il est nécessaire de le prendre en compte lors de la réalisation de 11 installation de récupération. Compte tenu des risques encourus dans les locaux ou casemates concernés de ces installations nucléaires, il est connu de disposer des appareils susceptibles de recueillir ces fuites. Par exemple, on dispose sous les appareils pouvant faire l'objet de fuites de sodium des récipients en tue d'acier posés directement sur les planchers de ces enceintes lorsqu'ils sont métalliques ou isolés de cewx-ci par une tOlerie intermédi.aire comportant tm relevé le long des murs de l'enceinte lorsqu'ils sont en béton.Certains reci- pients sont de simples bacs parallélépipédiques, d'autres plus élaborés comportent des dispositifs appropriés assurant en plus de la rétention du métal liquide son extinction par étouffement. La tuerie intermédiaire de revêtement des planchers en béton de ces enceintes posée sur un lit de matière isolante constitue par les relevés au droit du mur de ces enceintes un bac capable de recevoir le trop-plein des récipients disposés sous les appareils susceptibles de faire l'objet de fuites. Cette disposition s'impose du fait que les récipients dimen sionnés pour contenir un volume de métal liquide vraisemblable et donc limité, ne sont pas capables de recevoir la totalité du fluide contenu dans un circuit, susceptible d'tre libérée par une rupture accidentelle franche dont la probabilité, comme on l'a déjà indiqué, doit être envisagee bien qu'elle soit très faible. Afin d'éviter que ce trop-plein en brillant ne pro- voque des dégâts inadmissibles dans certains locaux, 1 'adap- tation d'une tuyauterie à la tôlerie peut assurer le cas échéant le transfert du sodium liquide dans un réservoir installé en contre-bas et en dehors du local contenant l'installation nucléaire. Une autre disposition également adoptée, permettant de recueillir le sodium liquide s 'échappant accidentellement -d'un appareil consiste à prévoir sous celui-ci un quadrillage de poutres pouvant être en béton ou en métal et à inscrire dans chacun des caissons ainsi définis un entonnoir en talle d'acier. Il est ainsi possible en mettant en communication les tubulures associées à chaque éntonnoir avec un réservoir de stockage de transférer le sodium provenant d'une fuite hors du local. Cependant, les divers moyens qui viennent d'être décrits nécessitent la réalisation d'importants aménagements de second oeuvre, augmentant sensiblement le coilt de la centrale. Par ailleurs, les récipients de recueil situes dans le local doivent être évacues 'laprès extinction et solidification du sodium. En considération de leur importance et de leur emplacement, cette opération est mal aisée et présente un certain danger pour le personnel. Pour ces raisons et en considération d'une éventuelle réalisation en série des centrales à neutrons rapides refroidis par un métal liquide, la recherche de solutions plus rationnelles a conduit à retenir de nouvelles solutions. En outre, -il est intéressant pour faciliter les opérations de manutention et d'extinction du sodium liquide, de faire une distinction dans les moyens de récupération entre le cas cd la fuite est importante et le cas cd la fuite ne représente que de faibles quantités de sodium liquide. La présente invention a précisément pour objet un dispositif de récupération des fuites d'un composant d'une installation nucléaire refroidie par un métal liquide (sodium liquide} qui permet d'assurer une récupération totale dru sodium liquide dans le local et qui permet en outre d'assurer un stockage du sodium de fuite différent selon qu'il s'agit d'une fuite mineure ou d'une fuite de plus grande importance. De plus, selon la présente invention, -il est possible de modifier les installations de génie civil initialement prévues pour l'installation nucléaire afin de les rendre compatibles avec un tel dispositif de récupération de fuites, sans que cela entraine un surcoût important. L'invention ooncerne un dispositif de récupération des fuites de sodium liquide susceptibles de survenir dans un matériel contenant ou circulant du sodium liquide, ledit ma tériel étant logé dans une enceinte de confinement, ledit dispositif se caractérisant en ce qu'il comprend - une structure formant plancher pour l'enceinte et présen- tant un point bas unique, - un premier réservoir de volume réduit logé en-dessous de ladite structure formant plancher, ledit réservoir étant muni d'une première conduite raccordant la partie supérieu- re dudit réservoir au point bas de ladite structure formant plancher, - un deuxième réservoir, de volume plus important, logé en dessous de ladite structure formant plancher et apte å recueillir la quasi totalité du sodium contenu dans ledit matériel, ledit deuxième réservoir étant muni d'une deuxième conduite raccordant sa partie supérieure à l'intérieur de ladite enceint, 1 'extrémité supérieure de ladite deuxième conduite débouchant au-dessus dudit point bas, et - des moyens pour mettre en canununication les deux réservoirs au voisinage de leur partie supérieure. Selon un premier mode de mise en oeuvre, ladite structure formant plancher est le plancher lui-même revêtu d'une couche isolante et d'une tale métallique, ledit plancher ayant la forme générale d'une trémie. Selon un deuxième mode de mise en oeuvre, ladite structure formant le plancher est constituée par un plancher horizontal revêtu par une structure isolante et une tôle métallique ayant la forme générale d'une trémie. Selon un premier mode de réalisation, les deux réservoirs sont extérieurs l'un å l'autre et une conduite raccorde les deux réservoirs au voisinage de leur partie supérieure. Selon un deuxième mode de realisation, ledit pre mier réservoir de volume réduit est loge & l'interieur dudit deuxième réservoir de grand volume et est ouvert & sa partie supérieure, ladite première conduite traversant de façon étanche la paroi dudit deuxième réservoir et débouchant audessus dudit premier réservoir, ledit deuxième réservoir étant muni d'une trappe apte à laisser passer ledit premier réservoir. De toute façon, l'invention sera mieux cornprise a la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation du dispositif objet de l'invention, donnés titre d'exemples non limitatifs. a description'se réfère aux figures annexées sur lesquelles on a représenté - sur la figure la, une vue en coupe verticale d'une casemate contenant des installations nucléaires contenant du sodium liquide et le dispositif de récupération des fuites éventuelles de ces installations, - sur la figure lb, une vue partielle analogue a la figure la, montrant une variante de réalisation dans laquelle on modifie le plancher de la casemate pour permettre l'implantation du dispositif objet de l'invention, - sur la figure 2a, une vue partielle montrant un exemple d'im- plantation du dispositif de récupération de fuites dans le cas ou les réservoirs de récupération ne peuvent pas être implantés directement sous l'enceinte, - sur la figure 2b, une coupe transversale de l'instal- lation montrant la réalisation du plancher permettant l'écou- lement du sodium vers le dispositif de récupération, - sur les figures 3a a 3d, les différentes phases de la récupération du sodium liquide en cas de fuites, - sur la figure 4, une variante de réalisation du dispositif de récupération de fuites dans laquelle l'un des réservoirs de récupération de fuites est logé a l'intérieur de l'autre réservoir. Sur la figure la, on a représenté en coupe verticale une casemate bétonnée contenant un certain nombre d'installations d'une centrale nucléaire contenant du sodium liquide ou faisant circuler ce sodium liquide et susceptible d'être le siège de fuites. Cette casemate comporte des parois latérales en béton 4 et un plancher bétonné 6. En-dessous de ce plancher 6, on trouve un espace inférieur 8 disposé audessus d'un radier bétonné 10. Dans la casemate 2, on trouve les installations nucléaires A, B, C disposées a différents niveaux et susceptibles d'être l'objet de fuites.Pour l'installation A, la paroi latérale 4 comporte une partie légère- ment inclinée 4a, formant plancher. pour l'installation B, on trouve un plancher 4b en porte-à-f aux. Pour l'ensemble des structures formant plancher qui - sont respectivement réferencées 4a, 4b et 6, les structures en béton sont revêtues par une tôle ayant la référenc-e générale 10 posée sur un revêtement isolant 12. Le véritable plancher 6 de cette casemate, c'est-à-dire le plancher disposé le plus bas, est en outre muni dans sa partie inférieure de deux orifices 12 et 14 constituant les points bas. D'une façon simplifiée, le dispositif de récupéra- tion de fuites est constitué par un premier réservoir de volume important 16 et par un deuxième reservoir de volume réduit 18, ces deux réservoirs étant disposés dans l'espace inférieur 8 situé en-dessous du plancher inférieur 6. Ces réservoirs sont raccordes par des conduites 16-a et 18a aussi rectilignes que possible aux orifices respectifs 12 et 14 menages dans le plancher 6. Les réservoirs 16 et 18 sont raccordés aux conduites 16a et 18a par des dispositifs d'assemblage 16b et 18b permettant le demontage de ces réservoirs par rapport aux canalisations. Une liaison par conduite 20 est assuree entre les parties supérieures des réservoirs 16 et 18. Cette liaison 20 comporte un élément d'assemblage 20a permettant de désolidariser les reservoirs 16 et 18. I1 est important de préciser que l'extrémité supérieure de la conduite 18a est rigoureusement de plan avec la partie inférieure du revêtement en tôle 10 du plancher correspondant à son point bas. Au contraire, l'extrémité supérieure de la conduite 1a traverse l'orifice 14 et se termine par une structure 22 en forme de cône inversé en formant crépine. C'est-à-dire que l'entrée de la conduite 16a est située au-dessus du point bas du plancher 6. En outre, en-dessous de l'installation inférieure C et audessus du plancher 6, est installée une passerelle 24 en caillebotis sur laquelle sont montés deux treuils 26a et 26b susceptibles de déplacer des organes 28a et 28b d'obturation des conduites 18a et 16a. Par ailleurs, le point bas du plancher 4a est raccordé au plancher 6 par une conduite 30 et de la même façon le point bas du plancher 4b est raccordé au plancher 6 par une conduite 32, Enfin, une tubulure 33 formant évent est raccordée au réservoir 16 de grand diamètre par une liaison démontable 33'. Sur la figure lht on a représenté une variante de réalisation de la figure la dans laquelle le plancher inférieur 6' est horizontal, Pour créer le point bas, le revêtement isolant 12' réalise ce point bas sans nécessiter ainsi de modifications importantes du génie civil de 1 1ins- tallation de départ et en particulier du plancher inférieur de la casemate 2.Bien entendu, ce revêtement 12' est recouvert par unevtle 10' q I1 en va bien str de même pour les portions de plancher 4'a et 4'b qui sont recouvertes par des structures isolantes inclinées créant des points bas et respectivement référencées 12'a et 12'bu Par ailleurs, l'installation est identique, c 1est-a-dire qu'en particulier elle comporte bien entendu également les réservoirs 16 et 18 dont les conduites de raccordement 18a et 16a présentent les dispositions décrites précédemment. Selon ces deux modes de réalisation, le-point bas occupe de préference une position centrale dans le plancher 6 ou 6'. Sur la figure 2a, on a représenté une variante de réalisation dans laquelle le point bas ne se trouve plus dans la partie centrale du plancher, mais a l'une de ses extrémités. On retrouve la structure en tle lQn recouvrant le plancher et créant le point bas, le réservoir 16 de grand volume et le réservoir 18 de petit volume raccordés entre eux par la conduite 20. Le réservoir 16 est raccordé par les conduites 16'a à une ouverture dans la paroi latérale 4Q du plancher disposée au-dessus du point bas En revanche, la conduite de raccordement 18'a du réservoir de volume réduit 28 débouche dans cette même paroi en un point 18"a qui constitue le point bas. On voit donc qu'on a exactement des dispositions équivalentes å celles des figures la et lb. La figure 2h illustre plus en détail la réalisation dh Génie Civil permettant de créer le point bas et d'assurer l'acheminement a sodium résultant de fuites vers ce point bas. On retrouve le plancher horizontal 6' revêtu de sa couche isolante 12' elleeltme surmontée par une t81e métallique 10'.La paroi latérale 4 de la casemate 2 ést revêtue jusqu'à une certaine hauteur par un massif isolant 44 surmonté par un larmier en tôle 46. Sur cette figure, on a fait figurer un potelet 48 de supportage d'un composant nucléaire. Comme on le voit sur cette figure, ce potelet 48 est egale- ment recouvert par une structure isolante 50 surmontée ellemême par un larmier en tôle 52. On comprend ainsi que dans une telle casemate, l'ensemble des fuites de sodium se trouve concentre au point bas du plancher 6'. Sur la figure 4, on a représente une autre variante de réalisation de l'installation. On retrouve le plancher horizontal 6' avec son revêtement 12' et l'espace inférieur 8 contenant les réservoirs de stockage de sodium liquide. Cependant, dans ce mode de réalisation, le réservoir de stockage de grand volume 16' contint le réservoir de stockage de volume réduit 18'. Le réservoir de stockage de grand volume 1G' est muni de sa conduite de raccordement 16'a identique en tous points à celle qui est représentée sur la figure la. Ce réservoir comporte en outre une deuxième conduite 56 qui traverse la paroi du réservoir 16' due façon étanche et qui réunit le point bas du plancher au réservoir 18':de petit volume.Sur sa paroi latérale, le réservoir 16'de grand volume comporte une trappe de visite 58 qui permet la sortie du réservoir 18' hors du réservoir la'.. On comprend que cette disposition est équivalente aux dispositions représentées sur les figures précédentes dans la mesure cd le réservoir de volume réduit 18' est raccorde au point bas du plancher, alors que le réservoir de volume plus important 16' est raccordé à un point disposé à un niveau supérieur à celui du point bas du plancher. Du fait que le réservoir 18';est ouvert à sa partie supérieure, on réalise ainsi l'équivalent de la jonction 20 entre le réservoir de grand volume 16' et le réservoir de volume réduit 18'. En se référant- aux figures 3a à 3d, on comprendra mieux le fonctionnement du dispositif et les avantages qu'il présente quant à la sécurité, Pour ces figures explicatives, on a envisagé le mode de réalisation dela figure lb. On comprend cependant que ce mode de fonctionnement s'appliquerait tout aussi bien aux variantes de réalisation représentées sur les figures la, 2 et 4. Sur la figure 3a, on envisage le cas d'une faible fuite. Le niveau de sodium N1 s'accumulant au point bas du plancher 6' est tel que ce sodium peut entrer dans la con duite 18a et donc dans le réservoir 18 de faible volume, alors que le sodium ne peut entrer dans la conduite lGa. On a donc un certain remplissage N2 du réservoir 18 de faible volume et la communication entre ce réservoir 18 et le re- servoir 16':permet l'échappement des gaz par l'évent 33. Lorsque la totalité de la fuite est évacuée dans le réservoir 18':et grâce a son faible volume, il est possible, après son obturation et son désaccouplement avec le réservoir 16 d'éva- cuer le réservoir 18' de façon aisée à l'aide de moyens de manutention classiques. Sur la figure 3b, on a représenté la première phase du fonctionnement du dispositif en cas de fuites importantes qui créent sur le plancher 6' un niveau de sodium N3. Cette fois, les conduites 16a et 18a sont simultanément intéressées par le sodium. I1 s'écoule donc du sodium à la fois dans le réservoir 18 et dans le réservoir 16. Grâce à la conduite 20 raccordant les deux réservoirs et à la conduite formant évent 62, les gaz peuvent s'échapper aisément hors des réservoirs par la conduite évent 33. Sur la figure 3c, on a représenté la suite des opérations qui correspondent à la descente du niveau de sodium au-dessus du plancher (niveau N4) tel que la conduite 16a n'est plus intéressée par le sodium, alors que le sodium continue à s'écouler par la conduite l8a. Grâce à la conduite 20 raccordant les deux réservoirs, il se réalise un phénomène de trop-plein qui permet la récupération de la totalité du sodium dans l'ensemble des réservoirs 16 et 18. Sur la figure 3d, la totalité de la fuite a été récupérée par la conduite 18a associée au réservoir de faible volume 18'. Lorsque l'ensemble du sodium a été recueilli, à l'aide des treuils 26a et 26b, dont la manoeuvre peut être effectuée de l'extérieur par prolongement de l'arbre de commande, on relève les organes d'obtuxation 28a et 28b pour isoler de l'air le sodium recueilli dans les réservoirs 16' et 18'. On comprend qu'alors il est possible d'évacuer facilement le réservoir de faible volume 18' et qu'il est possible également d'évacuer le réservoir 16' après désolidarisation des réservoirs de leurs conduites associées. I1 découle de la description precédente que le dispositif selon l'invention présente de nombreux avantages par rapport aux techniques anterieues. En cas de faibles fuites, qui correspondent & la plus grande probabilité, l'évacuation du sodium liquide recueilli est très aisée. Dans tous les cas, les deux réservoirs évitent l'inflammation du sodium liquide recueilli grâce au confinement assuré par les réservoirs qui assurent une raréf action rapide en oxygène. REVENDICAT-IOtlS 1. Dispositif de récupération des fuites de sodium liquide susceptibles de survenir dans un matériel contenant ou circulant du sodium liquide, ledit matériel étant logé dans une enceinte de confinement, ledit dispositif se caractérisant en ce qu'il comprend - une structure formant plancher pour 1' enceinte et présentant un point bas unique, - un premier réservoir de volume réduit logé en-dessous de ladite structure formant plancher, ledit réservoir étant muni d'une première conduite raccordant la partie supérieure dudit réservoir au point bas de ladite structure formant plancher, - un deuxième réservoir de volume plus important logé en dessous de ladite structure formant plancher et apte à recueillir la quasi totalité du sodium contenu dans ledit matériel, ledit deuxième réservoir étant muni d'une deuxième conduite raccordant sa partie supérieure à l'intérieur de ladite enceinte1 l'extremité supérieure de ladite deuxième conduite débouchant au-dessus dudit point bas, et - des moyens pour mettre en communication les deux réservoirs au voisinage de leur partie supérieure. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite structure formant plancher est le plancher lui-mSme revêtu d'une couche isolante et d'une tôle métallique, ledit plancher ayant la forme générale d'une trémie. 3. pispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que ladite structure formant le plancher est constituée par un plancher horizontal revêtu par une structure isolante et une tôle métallique ayant la forme générale d1 une trémie. 4. Dispositif selon 11 une quelconque des revendications i à 3, -caractérisé en ce que les deux réservoirs sont extérieurs l'un a l'autre et qu'une conduite raccorde les deux réservoirs au voisinage de leur partie supérieure. 5. Dispositif selon la revendication 4,caractérisé en ce que chaque réservoir est raccordé à sa conduite associée par des moyens de solidarisation démontables, et en ce que ledit deuxieme réservoir de grand volume est muni d'une conduite d'évent. 6q Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,.caractérisé en ce que ledit premier réservoir de volume réduit est loge à l'intérieur dudit deuxième résexvoir de grand volume et est ouvert à sa partie supérieure, ladite première conduite traversant de façon étanche la paroi dudit deuxième réservoir et débouchant au-dessus dudit premier réservoir, ledit deuxième réservoir tant muni d'une trappe apte à laisser passer ledit premier réservoir. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite deuxième conduite est raccorde aux dits deux réservoirs par des moyens de solidarisation démontables et en ce que ledit deuxième réservoir est muni d'une conduite d'évent.