Brevet FR2511540A1 — publié le 19830218

I Ensemble de tête intégré pour réacteur du type courant. La présente invention se rapporte à la préparation du recharge- ment d'un réacteur nucléaire, et elle concerne en particulier une combi- naison nouvelle des éléments d'un réacteur du type courant, qui peut faci- liter la réduction du temps de rechargement. Le terme "réacteur du type courant" est utilisé dans la présente description pour désigner le type de réacteur nucléaire qui est utilisé aujourd'hui en fonctionnement industriel. Le temps nécessaire à la dépose de la superstructure d'un réac- teur nucléaire du type courant, rend peu pratique un rechargement fréquent du réacteur Du fait des fonctions de structure et de sécurité remplies par les parties internes d'un réacteur, divers éléments sont assemblés les uns aux autres de manière à assurer leur solidarité pendant le fonctionne- ment du réacteur Par conséquent, afin de pouvoir démonter les parties in- ternes du réacteur, il faut que chaque élément ou sous-ensemble puisse être disjoint individuellement d'un autre élément ou sous-ensemble, de ma- nière successive. Cette préparation qui exige beaucoup de temps, commence par la déconnexion des câbles qui relient les mécanismes d'entraînement des bar- res de commande aux commandes du réacteur Après l'enlèvement de l'isole- ment de la tête de la cuve, on déconnecte individuellement les conducteurs des thermocouples d'instrumentation Les écrous des goujons de- la cuve sont desserrés à l'aide d'un outil spécial, et les goujons et les écrous sont retirés ensuite de la bride de la cuve Des goujons de guidage sont placés dans plusieurs trous de goujons afin d'assurer un alignement correct de la tête lors de la remise en place et les autres trous de goujons sont bouchés. La tête de la cuve du réacteur est déposée au moyen d'une grue fixée en per- manence et légèrement relevée pendant que la cavité du réacteur est inondée d'eau boratée Une fois que la tête a été déposée, les arbres d'entraîne- ment des barres de commande sont désolidarisés individuellement des assem- blages de commande des grappes de barres, qui restent dans le coeur Enfin, les parties internes supérieures et les arbres d'entraînement des barres de commande sont levés de la cuve du réacteur à l'aide d'un dispositif de le- vage des parties internes du réacteur Ce dernier levage découvre le coeur du réacteur. Cette procédure pénible de dépose est inversée pour la remise en place des éléments après le rechargement du réacteur Le processus complet de rechargement demande de trois à six semaines environ pour être Terminén. L'évaluation du coût, en fonction du temps d'arrêt du réacteur, du rechargement d'un réacteur nucléaire du type courant, a constitué un motif économique important de réduction du temps nécessaire au recharge- ment Les efforts qui suivirentonteu comme résultat la réalisation d'un, réacteur nouveau appelé "réacteur à rechargement rapide" Cette réalisation décrite d'une manière générale dans le brevet américain N O 4 158 599, implique l'unification de tous les éléments et sous-ensembles de la super- structure du réacteur nucléaire en un seul ensemble de tête intégré Cet ensemble de tête intégré peut être leyé alors avec tous les câbles et sup- ports de câbles qui restent fixés, comme le décrit le brevet américain n 3 836 430, afin de découvrir le coeur du réacteur. Le brevet américain N O 3 836 429 décrit l'unification des élé- ments de la superstructure d'un réacteur nucléaire afin de réaliser l'en- semble de tête intégré du réacteur à rechargement rapide Pendant le re- chargement du réacteur, tous les éléments et sous-ensembles qui étaient détachés individuellement de la cuve du réacteur du type courant, restent fixés à la tête de fermeture de la cuve du réacteur à rechargement rapide. Ces éléments et sous-ensembles comprennent tous les câbles, tous les élé- ments associés à l'ensemble des parties internes supérieures, telles que la plaque supérieure de support, les colonnes de support et la plaque su- périeure du coeur, les mécanismes d'entraînement des barres de commande et les arbres d'entraînement des barres de commande Les grappes de barres de commande sont enlevées également car elles font partie de l'ensemble de tête intégré de la réalisation à rechargement rapide. Le réacteur à rechargement rapide implique des modifications structurelles significatives par rapport à la réalisation du réacteur du type courant, afin de faciliter la fixation de l'ensemble des parties in- ternes supérieures sur la tête de fermeture de la cuve, de manière struc- turellement suffisante Il en résulte que le réacteur à rechargement rapide ne peut être réalisé par une modification des réacteurs existants du type courant De là vient qu'il subsiste une difficulté significative associée aux temps assez longs de rechargement, pour les réacteurs du ty- pe courant en fonctionnement et ceux actuellement en chantier. En conséquence, l'objet principal de la présente invention est de fournir un ensemble de tête intégré pour une structure de réacteur, qui, permet à la fois un rechargement rapide et une réalisation compatible avec la structure d'un réacteur du type courant. Pour réaliser cet objet, la présente invention consiste en un ensemble de tête intégré pour réacteur, destiné à diminuer le temps né- 11540 ces aitre au démontage et au remontage d'une cuve de réacteur du type cou- rant lors des opérations de rechargement Cet ensemble de tête comprend un montage intégré de tête de fermeture étanche de la cuve sous, pression du réacteur, des, mécanismes d'entraînement des barres de commande pour régler la position des grappes de barres de commande à l'intérieur du coeur du réacteur; une enveloppe blindée de refroidissement qui entoure les, mécanismes d'entraînement des barres de commande et qui maintient à l'intérieur un milieu ambiant refroidissant; un bouclier pour fournir un support latéral aux mécanismes d'entraînement des barres de commande et pour empêcher l'éjection de ces mécanismes d'entraînement des barres de commande; des moyens pour fixer une grue de levage sur cet ensemble de tête afin de pouvoir lever et abaisser cet ensemble de tête sur la cuve du réacteur; plusieurs tiges verticales de levage reliant les moyens de fixation de la grue de levage à la tête de fermeture afin de fournir un support structurel ci l'ensemble de tête; plusieurs dispositifs à palan pour manutentionner les outils de serrage des goujons et les outils de dépose des goujons; des moyens pour supporter ces dispositifs à palan, plusieurs ventilateurs de refroidissement fixés sur l'enveloppe blindée de refroidissement pour diriger l'écoulement d'air de refroidissement vers l'intérieur de l'enveloppe blindée de refroidissement; un ensemble for- mant chemin à câbles pour supporter les câbles tirés entre l'ensemble de tête et un plancher de manoeuvre, cet ensemble formant chemin à câbles pouvant être séparé rapidement de l'ensemble de tête et comprenant une plaque de connexion facilitant la séparation rapide de l'ensemble formant chemin à câbles et de l'ensemble de tête, et une plateforme pour supporter les câbles entre la plaque de connexion et les points de pénétration dans l'en- veloppe blindée de refroidissement. Grâce à la disposition suivant la présente invention, le temps nécessaire au rechargement d'un réacteur du type courant, est sensiblement réduit par l'utilisation d'un ensemble de tête intégré qui unifie un grand nombre d'éléments et de sous-ensembles de la superstructure du réacteur, et qui peut être retiré de la cuve du réacteur en une seule opération de levage. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la des- cripti'on suivante faite en relation avec le dessin unique ci-joint qui re- présente une vue en perspective de l'ensemble de tête intégré, la vue étant écorchée à un endroit approprié pour faire apparaître des détails. Les éléments fondamentaux de fonctionnement d'un réacteur, con- cernés dans la présente invention, sont une tête de cuve sous pression avec 251 1540 des mécanismes d'entraînement des barres de commande, un dispositif de levage, un bouclier, des tiges de levage, une enveloppe blindée de re- froidissement, un chemin à câbles et des câbles, des ventilateurs de re- froidi:ssement, un poste de l'opérateur, et des dispositifs à palan La description détaillée et la fonction de ces divers éléments sont données dans l'art antérieur et elles ne seront pas reprises dans les présentes. La description qui suit concerne une combinaison de ces éléments ayant pour résultat un ensemble perfectionné de tête intégré pour un réacteur du type courant On doit bien noter tout d'abord que la présente invention, réalisée sous la forme d'un ensemble de tête intégré pour réacteur du type courant, ne concerne pas un ensemble des parties internes supérieures ni des assemblages de barres de commande, comme c'est le cas pour l'ensemble de tête du réacteur à rechargement rapide mentionné précédemment, car l'addition de ces sous-ensembles nécessiterait des modifications importan- tes de structure de la cuve du réacteur du type courant. La figure illustre un ensemble de tête intégré pour réacteur du type courant Un dispositif tripode 12 de levage de la tête est articulé sur un ensemble 14 formant bouclier Ce dernier est supporté par trois ti- ges 16 de levage qui sont fixées à la tête 18 de la cuve du réacteur L'en- semble 14 formant bouclier est généralement constitué d'une lourde plaque renforcée en acier pour retenir et intercepter les mécanismes d'entraîne- ment des barres de commande en cas de difficulté importante. Une enveloppe blindée 2 Q de refroidissement est montée directe- ment sur la partie supérieure de la tête et entoure les mécanismes 22 qui commandent le mouvement des grappes de barres de commande à l'intérieur et hors du coeur Cette enveloppe blindée 20 de refroidissement constitue la structure principale de support de l'ensemble de tête intégré, et elle for- me une enceinte qui fournit un milieu ambiant refroidissant pour les méca- nismes 22 d'entraînement des barres de commande Des ventilateurs 24 de refroidissement sont montés directement sur l'enveloppe blindée 20 de re- froidissement Des tiges 16 de levage sont ancrées dans l'enveloppe blin- dée 20 de refroidissement afin de fournir une rigidité supplémentaire à la structure et transmettre les efforts de levage du bouclier 14 à la tête 18 de la cuve Des câbles 26 venant de la partie supérieure des mécanismes 22 d'entraînement des barres de commande, entourent la partie supérieure de l'ensemble de tête intégré 10 pour réacteur du type courant et sont reliés à une plaque 28 de connexion située sur le côté de la structure Venant de la plaque 28 de connexion, les: câbles suivent un chemin 30 à câbles jusqu' à leurs connexions respectives de sortie. Le chemin 30 à câbles est plus court que le chemin à câbles du réacteur à rechargement rapide, de manière à être conforme à la géométrie partitculitère des installations des réacteurs du type courant Le chemin à câbles est supporté, à l'extrémité du réacteur, par l'enveloppe blindée 20 de refroidissement et, à l'autre extrémité,-par des supports placés sur une paroi du générateur de vapeur (non représentée) Pendant les opérations de rechargement, les-câbles 26 sont déconnectés de la plaque 28 de conne- xion et stockés sur le chemin 30 à câbles On peut ensuite faire pivoter le chemin 30 à câbles à l'extrémité du plancher de manoeuvre, dans une po- sition de stockage éloignée de la cuve du réacteur Cette disposition dif- fère de la disposition du chemin à câbles du réacteur à rechargement rapide dans lequel la disposition au sein de l'enveloppe de sécurité permet de laisser le chemin à câbles fixé à la structure de la tête pendant le re- chargement du réacteur. L'enveloppe blindée 20 de refroidissement est constituée en qua- tre tronçons qui sont boulonnés les uns aux autres, à la différence de l'enveloppe blindée en trois tronçons réalisée dans le réacteur à rechar- gement rapide Une enveloppe blindée inférieure 20 a, ou premier tronçon, est boulonnée directement sur la partie supérieure de la tête 18 de la cuve. L'enveloppe blindée inférieure 20 a comporte plusieurs portes de visite 32 donnant accès à l'isolement de la tête de la cuve et aux colonnes (non re- présentées) des thermocouples d'instrumentation, aux fins d'entretien Cette enveloppe blindée inférieure 20 a supporte également le système de chicane (non représenté) qui entoure les mécanismes 22 d'entraînement des barres de commande et qui est utilisé pour diriger l'écoulement de l'air de refroi- diss ement. Une enveloppe blindée intermédiaire 20 b est boulonnée à la partie supérieure de l'enveloppe blindée inférieure 20 a Ce tronçon supporte le système de chicane ainsi que la structure de support 34 des dispositifs à palan Cette structure de support 34 des dispositifs à palan comprend deux chemins de roulement qui entourent la périphérie de l'enveloppe blindée in- termédiaire 2 Ob Un chemin de roulement extérieur supporte les chariots principaux 36 montés sur les dispositifs a palan 38 Un chemin de roule- ment intérieur joue le rôle de support d'équilibrage des dispositifs à pa- lan 38 Ces dispositifs à palan 38 sont utilisés pour manoeuvrer les outils de serrage des goujons et les outils de dépose des goujons pendant les opé- rations de rechargement. Une enveloppe blindée supéreiure 20 c, boulonnée à la partie supé- rieure de l'enveloppe blindée intermédiaire 20 b, supporte le système de chicane (non représenté) et plusieurs ventilateurs 24 de refroidissement des mécanismes d'entraînement des, barres de commande Ces ventilateurs 24 de refroidissement font circuler de l'air à l'intérieur de l'enveloppe blindée 20 afin d'évacuer la chaleur perdue venant des mécanismes 22 d'en- tra Inement des barres de commande. Une plateforme 20 d qui entoure la périphérie de l'enveloppe blin- dée supérieure 20 c, est utilisée pour supporter les dispositifs d'alimen- tation des mécanismes d'entraînement des barres de commande et les câbles 26 des instruments Les câbles venant des mécanismes 22 d'entraînement des barres de commande et des thermocouples (non représentés) sont amenés le long de supports (non représentés) jusqu'à la plateforme de support 20 d. Tous les câbles convergent vers une plaque 28 de connexion qui relie le chemin 30 & câbles à la plateforme de support 20 d L'utilisation de la pla- teforme de support 20 d et de la plaque 28 de connexion facilite la sépara- tion et la réunion rapides du chemin à câbles et de l'ensemble de tête in- tégré, processus qui est inutile dans le cas du réacteur à rechargement rapide. Les trois tiges verticales 16 de levage, articulées sur la tête 18 de la cuve, sont fixées sur l'enveloppe blindée 20 de refroidissement en deux points de leur longueur Ces tiges 16 de levage servent à trans- mettre à la tête 18 de la cuve l'effort de levage appliqué par une grue à l'ensemble 14 formant bouclier Les tiges 16 de levage peuvent se déplacer verticalement par rapport à l'enveloppe blindée 20 mais tout déplacement horizontal leur est impossible Une tête-ronde formée à l'extrémité supé- rieure 42 des tiges 16 de levage, sert de guidage lors de la descente de l'ensemble 14 formant bouclier sur ces tiges 16 de levage. L'ensemble 14 formant boucli:er comprend une plaque plate circu- laire 44 qui est boulonnée aux oreitlles 46 de levage fixées au dispositif llate 12 de levage La plaque/44 est perforée de plusieurs trous chanfreinés 48 permettant le passage des rallonges 50 des carters des mécanismes d'entraî- nement des barres de commande Ce montage fournit un support latéral aux mécanismes 22 d'entraînement des barres de commande et empêche qu'une par- tie quelconque des mécanismes 22 ne pénètre l'enveloppe de sécurité (non représentée) en cas de rupture importante Les trous 48 percés dans l'en- semble 14 formant bouclier suivant la présente invention, sont chanfreinés pour faciliter l'opération de mise en place La réalisation de la plaque plate boulonnée de l'ensemble de tête intégré 10 diffère du bouclier sou- dé en forme de caisse à oeufs, utilisé dans l'art antérieur La réalisa- tion de la plaque plate boulonnée améliore la fabricabilité de l'ensemble 14, f Qurnit à l'opérateur un plan de travail plus sûr et plus pratique, et s uppripe certaines exigences applicables aux constructions soudées (Société Américaine des Ingénieurs Mécani'ciens, Code des Réservoirs sous pres sion et des Chaudières, section III). Un poste 52 de l'opérateur, boulonné directement sur la plaque 44 du bouclier, fournit un accès sûr et pratique à l'oeil du dispositif 12 de levage pour y passer le crochet (non représenté) de la grue colonne. L'ensemble de tête intégré fournit donc, sous la forme d'une ré- alisation simple et compacte, un système qui réduit le temps d'arrêt du 1 Q réacteur et diminue les-exigences de main-d'oeuvre en réduisant le nombre d'opérations nécessaires pour monter et démonter la cuve d'un réacteur du type courant lors du rechargement. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisa- tion qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de va- riantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. R E Y E N D I C A T I O N S 1 Ensemble de tête intégré pour réacteur, destiné à diminuer le temps nécessaire au démontage et au remontage d'une cuve de réacteur du type courant lors des opérations de rechargement, cet ensemble de tête étant caractérisé en ce qu'il comprend un montage intégré de la tête ( 18) de la cuve sous pression du réacteur pour fermer de manière étanche la cu- ve du réacteur; des mécanismes ( 22) d'entraînement des barres de comman- de pour régler la position des grappes de barres de commande à l'intérieur du coeur du réacteur; une enveloppe blindée ( 20) de refroidissement pour entourer les mécanismes ( 22) d'entraînement des barres de commande et main- tenir à l'intérieur un milieu ambiant refroidissant; un bouclier ( 14) pour fournir un support latéral aux mécanismes ( 22) d'entraînement des barres de commande et pour empêcher l'éjection de ces mécanismes ( 22) d'entraînement des barres de commande; des moyens ( 12) pour fixer une grue de levage à cet ensemble de tête afin de pouvoir lever et abaisser cet ensemble de tête sur la cuve du réacteur; plusieurs tiges verticales ( 16) de levage reliant les moyens de fixation de la grue de levage à la tête de fermeture pour fournir un support structurel à l'ensemble de tête plusieurs dispositifs ( 38) à palan pour manoeuvrer les outils de serrage des goujons et les outils de dépose des goujons; des moyens ( 34, 36) pour supporter ces dispositi:fis ( 38) à palan; plusieurs ventilateurs ( 24) de refroidissement fixés sur l'enveloppe blindée de refroidissement pour di- riger l'écoulement d'air de refroidissement vers l'intérieur de l'envelop- pe blindée ( 20) de refroidissement; un ensemble ( 28, 30) formant chemin à câbles pour supporter les câbles tirés entre l'ensemble de tête et un plan- cher de manoeuvre, cet ensemble-( 28, 30) formant chemin à câbles pouvant être séparé rapidement de l'ensemble de tête et comprenant une plaque ( 28) de connexion pour faciliter la séparation rapide de l'ensemble ( 28, 30) formant chemin à câbles et de l'ensemble de tête; et une plateforme ( 30) pour supporter les câbles entre la plaque de connexion et les points de pénétration dans l'enveloppe blindée de refroidissement. 2 Ensemble de tête intégré pour réacteur suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'enveloppe blindée ( 20) de refroidissement comprend plusieurs tronçons ( 20 a, 2 Q O b, 2 Qc)-qui sont empilés les uns sur les autres et boulonnés ensemble; et en ce que le tronçon infé- rieur ( 20 a) de cette enveloppe blindée ( 20) de refroidissement comprend plusieurs portes de visite donnant accès à l'appareillage intérieur aux fins d'entretien. 3 Ensemble de tête intégré pour réacteur suivant l'une des re- vendications; 1 QU 2, caractérisé en ce que le bouclier ( 14) comprend une plaque plate perforée de plusi'eurs trous chanfreinés pour faciliter la mise en place du bouclier sur les mécanismes d'entraînement des barres de commande; et en ce que ce bouclier constitue la partie supérieure de l'en- ceinte formée par l'enveloppe bli'ndée de refroidissement. 4 Ensemble de tête intégré pour réacteur suivant l'une des re- vendicati:ons 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen ( 12) pour fixer une grue de levage sur l'ensemble de tête comprend un dispositif tripode de levage fixé au bouclier ( 14), ce dispositif de levage comportant un oeil 1 Q au sommet du tripode pour y faire passer le crochet de la grue de levage. Ensemble de tête intégré pour réacteur suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les tiges verticales ( 16) de levage présentent à leur extrémité supérieure une tête ronde ( 42) qui facilite la mise en place du bouclier ( 14) sur ces tiges. 6 Ensemble de tête intégré pour réacteur suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens ( 34, 36) pour supporter les dispositifs ( 38) à palan comprennent deux chemins con- centriques de roulement qui entourent la périphérie de l'enveloppe blindée ( 20) de refroidissement à laquelle ils sont fixés.