Brevet FR2499751A1 — publié le 19820813

L'invention a pour objet une structure de bâtiment réacteur comportant une toiture de bâtiment couronne encastrée dans la jupe cylindrique de l'en- ceinte de confinement. D'une manière générale, le bâtiment dans le- quel est iestallé un réacteur nucléaire est constitué par une enceinte de confinement à l'intérieur de la- quelle sont disposées des structures internes qui sup- portent les composants du circuit primaire. Générale- ment, un bâtiment couronne qui contient la plupart des systèmes auxiliaires et de sécurité entoure l'enceinte de confinement. L'enceinte de confinement et le bâti- ment couronne s'élèvent de préférence sur un radier général commun, ce qui permet de s'affranchir des tas- sements différentiels qui résulteraient de fondations sur des radiers indépendants. Une structure de ce type est décrite dans le brevet français 2 226 729, déposé le 18 avril 1974, pour "Centrale nucléaire à enveloppe de sécurité en- tourée d'un bâtiment de béton" au nom de la Société SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT. Ce brevet décrit une structure de bâtiment de réacteur nucléaire dotée d'une enveloppe de sécurité et d'un bâtiment de béton entourant cette dernière et formant avec elle un espa- ce annulaire qui renferme des installations annexes, notamment des dispositifs de refroidissement d'urgen- ce. Le bâtiment de béton et l'enveloppe de sécurité en béton ont une fondation commune également en béton. Le bâtiment de béton est en appui sur le cylindre de bé- ton et présente un toit plat dans la zone d'appui. L'invention a pour objet une structure de bâtiment pour réacteur nucléaire qui permet d'amélio- rer encore la protection en cas de séisme et contre des missiles extérieurs particulièrement dimension- nants. Plus précisément, la structure de bâtiment pour réacteur nucléaire constituée par une enceinte de confinement se composant d'une jupe cylindrique fermée à sa partie supérieure par un dôme, par un bâtiment couronne entourant l'enceinte de confinement, ce bâti- ment couronne se composant d'une jupe cylindrique et d'une toiture raccordée à la jupe cylindrique de l'en- ceinte de confinement, l'enceinte de confinement et le bâtiment couronne s'élevant sur un radier général com- mun, et par des structures internes positionnées à l'intérieur de l'enceinte de confinement, se caracté- rise en ce que la toiture du bâtiment couronne est de forme tronconique ou torique et est encastrée dans la jupe cylindrique de l'enceinte de confinement, les structures internes étant désolidarisées des jupes de l'enceinte de confinement et du bâtiment couronne. De préférence, le radier général-se compose d'une partie alvéolée de grande inertie située sous le bâtiment couronne et d'une partie pleine, surbdssée, par rapport à la partie alvéolée et située sous l'en- ceinte de confinement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation de l'invention faite à titre indicatif et nullement limi- tatif, en référence à la figure jointe, qui représente une vue en coupe d'une structure de bâtiment réacteur. Cette structure de bâtiment réacteur se com- pose d'un radier général 2 sur lequel s'élève une en- ceinte de confinement. L'enceinte de confinement 4 se compose d'une jupe cylindrique 6 fermée à sa partie supérieure par un dôme 8. L'enceinte de confinement a pour but d'éviter toute fuite de substance radioactive en cas d'accident, et de résister aux effets de pres- sion et de température résultant d'une rupture éven- tuelle des circuits primaire ou secondaire. A l'intérieur de l'enceinte de confinement sont disposées les structures internes 10. Ces struc- tures internes comprennent essentiellement un radier 12 dit "radier des structures internes*, un puits de cuve 14 entourant et supportant la cuve 16 du réacteur et des casemates 18 situées autour du puits de cuve. Autour de l'enceinte de confinement 4 s'élè- ve le bâtiment couronne 20 ceinturant l'enceinte de confinement 4. Ce bâtiment couronne se compose d'une jupe cylindrique 22 s'élevant sur le radier général 2 et d'une toiture 24 raccordée à la jupe 6 de l'encein- te de confinement. A l'intérieur du bâtiment couronne sont installés des auxiliaires liés à la sauvegarde du réacteur ou présentant un risque radiologique impor- tant. L'enceinte de confinement 4, le bâtiment couronne 20 et les structures internes 10 sont fondés sur un radier commun, le radier général 2, ce qui per- met de s'affranchir des tassements différentiels qui pourraient se produire s'ils étaient fondés sur des radiers indépendants. Cette structure permet d'assurer une pro- tection contre les missiles extérieurs du bâtiment réacteur et des auxiliaires liés à la sauvegarde du réacteur ou présentant un risque radiologique impor- tant: le missile pris en compte pouvant aller jusqu'à un avion militaire produisant lors d'un choc une char- ge statique équivalente de 11000 tonnes répartie sur 7 m Conformément à l'invention, la toiture 24 du bâtiment couronne est encastrée dans la jupe cylindri- que 6 de l'enceinte de confinement. L'encastrement de la toiture du bâtiment couronne sur l'enceinte de con- finement est réalisée au moyen d'armatures passives méridiennes ancrées de part et d'autre de la section d'encastrement. La solidarisation du bâtiment couronne et de l'enceinte de confinement présente les avantages sui- vants: 1) - En cas de chute d'un missile extérieur,. elle améliore la tenue de la toiture 24 du bâtiment couronne. 2) - La masse intéressée étant plus impor- tante, les déplacements relatifs de l'ensemble formé par l'enceinte de confinement et le bâtiment couronne par rapport aux structures internes sont plus faibles. 3) - Le mode de vibration de l'ensemble for- mé par l'enceinte de confinement et le bâtiment cou- ronne étant de fréquence plus élevée que ceux de cha- que structure prise isolément, le niveau de réponse de la structure aux séismes s'en trouve réduit. 4) - Enfin, elle évite le développement de modes de vibrations complexes dans le radier. ) - Pour des raisons de ventilation et de risque de contamination de certains locaux situés au dernier niveau du bâtiment couronne, une structure de bâtiment dans laquelle l'enceinte de confinement et le bâtiment couronne sont désolidarisées, nécessite la réalisation d'un joint étanche à l'air à la jonction de la toiture du bâtiment couronne avec la jupe de l'enceinte de confinement, cette sujetion n'existe pas dans le cas de l'encastrement. De préférence, le niveau de solidarisation coïncide avec les consoles supports du pont de manu- tention du bâtiment réacteur. La toiture 24 du bâtiment couronne 20 est de forme tronconique, ou de forme torique, comme repré- senté sur la figure. Elle peut être à simple ou double courbure. Les structures internes 29 du batiment cou- ronne sont désolidarisées de la jupe de l'enceinte de confinement et de l'enveloppe du bâtiment couronne. Ceci permet, en cas d'impact d'un missile, de bénéfi- cier intégralement de l'effet de coque produit par la forme de l'enveloppe, de ne pas transmettre des ef- forts importants aux structures internes 29, et de ne pas les ébranler directement. Enfin, cette désolidari- sation permet le libre développement des variations dimensionnelles de l'enveloppe par rapport aux struc- tures internes 29 sous l'action du retrait et de la température. Le radier général 2 est constitué de deux parties de conceptions différentes. Sous le bâtiment couronne 20 est prévue une partie de radier alvéolée de grande inertie 26, les alvéoles étant utilisées pour l'installation de certains équipements liés à la sauvegarde. Sous l'enceinte de confinement 4 est pré- vue une partie de radier pleine 28 surbaissée par rap- port à la partie alvéolée. Le surbaissement de la par- tie 26 du radier, par rapport à la partie pleine 28, permet d'abaisser le niveau de l'ensemble des structu- res internes 10 et du bâtiment couronne 20, ainsi que des composants qu'elles supportent. Il en résulte une réduction de la hauteur du bâtiment couronne. En abaissant le niveau du centre de gravité des masses du bâtiment couronne, on réduit les sollicitations dans ce bâtiment en cas de secousses sismiques. Du fait de sa grande raideur, le radier al- véolé se déforme peu, ce qui permet d'assurer la sta- bilité mécanique de l'encastrement de la couverture du bâtiment couronne dans la jupe de l'enceinte de confi- nement. En effet, la déformée verticale différen- tielle entre le point du radier au niveau de la jupe de l'enceinte de confinement et le point du radier au niveau de l'enveloppe du bâtiment couronne est faible. En conséquence les appuis de la toiture du bâtiment couronne constitués par l'enceinte de confinement et la jupe de l'enveloppe du bâtiment couronne ont une dénivellation différentielle suffisamment faible pour ne pas engendrer des sollicitations. significatives au niveau de l'encastrement de la toiture du bâtiment couronne sur-l'enceinte de confinement. En cas d'accident de référencet produisant une surpression dans l'enceinte de confinement, celle- ci se trouve frettée par la toiture du bâtiment cou- ronne qui supporte alors des contraintes de traction circonférentielle dont la valeur décroît à partir de l'encastrement. Dans le cas des missiles particulièrement dimensionnants, tels que, par exemple un avion mili- taire, l'encastrement de la toiture du bâtiment cou- ronne sur la jupe de l'enceinte de confinement permet d'alléger très sensiblement la structure de l'envelop- pe du bâtiment couronne. Il existe deux modes de réalisation de la structure de bâtiment réacteur de l'invention. Selon un premier mode de réalisation, l'en- ceinte de confinement et le bâtiment couronne sont réalisés en béton armé. Selon un second mode de réalisation, l'en- ceinte de confinement est réalisée en-béton précon- traint dans les directions horizontale et verticale, le bâtiment couronne étant réalisé en béton armé. Par rapport à une enceinte de confinement en béton précontraint, le mode de réalisation de la structure en béton armé permet la suppression des ner- vures de précontrainte gênantes pour l'installation dans le bâtiment couronne. Pour la partie de l'enceinte de confinement située au-dessus du bâtiment couronne et qui doit être capable de résister à l'impact du missile, les armatu- res passives sont dimensionnées pour le plus contrai- gnant des cas de charge: l'accident de référence ou le missile. Par contre, pour une enceinte de confine- ment en béton précontraint se cumulent deux types d'armatures: - les armatures de précontrainte pour l'ac- cident de référence, - les armatures passives pour le missile. Pour ce premier mode de réalisation il n'est pas nécessaire de prévoir une toiture provisoire pour le bâtiment couronne. Lors du bétonnage de la jupe de l'enceinte de confinement, des armatures en attente sont prévues au droit de la toiture du bâtiment couronne; ces at- tentes peuvent se présenter soit sous la forme d'arma- tures traditionnelles soit sous la forme de manchons CALDWELL. bans le cas du second mode de réalisation, la précontrainte de l'enceinte de confinement est fai- te avant la réalisation de l'encastrement de telle sorte que seules les déformations différées de précon- trainte (fluage) agissent sur la structure complète. Les contraintes apportées par le retrait différentiel de l'enveloppe du bâtiment couronne par rapport à l'enceinte de confinement et par le fluage sous pré- contrainte de l'enceinte de confinement sont de signe contraire et se neutralisent donc partiellement. Pour la réalisation de ce second mode, compte tenu des astreintes de la construction, la mise hors d'eau du bâtiment couronne doit être assurée avant l'achèvement de la précontrainte de l'enceinte de confinement. En conséquence, une toiture provisoire étanche partielle ou totale doit être prévue; cette toiture sert de coffrage pour la toiture définitive qui peut alors être bétonnée, après achèvement de la précontrainte de l'enceinte de confinement. Deux possibilités sont offertes: - soit cette toiture provisoire est intégrée à la toiture définitive r - soit elle est démontée après bétonnage de la toiture définitive. REVENDICATIONS 1. Structure de bâtiment pour réacteur nu- cléaire constituée par une enceinte de confinement (4) se composant d'une jupe cylindrique (6) fermée à sa partie supérieure par un dôme (8) et par un bâtiment couronne (20) entourant l'enceinte de confinement (4), ce bâtiment couronne (20) se composant d'une jupe cy- lindrique (22) et d'une toiture (24) raccordée à la jupe cylindrique (6) de l'enceinte de confinement, l'enceinte de confinement (4) et le bâtiment couronne (20) s'élevant sur un radier général commun (2), et par des structures internes (10) positionnées à l'in- térieur de l'enceinte de confinement (12), caractéri- sée en ce que la toiture (24) du bâtiment couxonne est de forme tronconique ou torique et est encastrée dans la jupe cylindrique (6) de l'enceinte de confinement (4), les structures internes (10) étant désolidarisées de l'enceinte de confinement. 2. Structure de bâtiment selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que le radier général se compose d'une partie alvéolée (26) de grande inertie située sous le bâtiment couronne (20) et d'une partie pleine (28), surbaissée par rapport à la partie alvéo- lée (26) et située sous l'enceinte de confinement (4). 3. Structure de bâtiment réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractéri- sée en ce que l'enceinte de confinement (4) et le bâ- timent couronne (20) sont en béton armé. 4. Structure de bâtiment selon l'une quel- conque des revendiations 1 et 2, caractérisée en ce que l'enceinte de confinement (4) est précontrainte dans les directions horizontales et verticales, et en ce que l'enveloppe du bâtiment couronne (20) est en béton armé. 5. Structure de bâtiment selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le niveau de l'encastrement du bâtiment couronne dans la jupe de l'enceinte de confinement coïncide avec les supports du pont de manutention du bâtiment- réacteur. 6. Structure de bâtiment réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractéri- sée en ce que la toiture (24) du bâtiment couronne est de forme torique. 7. Structure de bâtiment réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractéri- sée en ce que les structures internes (29) du bâtiment couronne sont désolidarisées de la jupe ment couronne, de la toiture (24) dudit bâtiment et de la jupe. (6) de l'enceinte de confinement.-