Brevet FR2526572A1 — publié le 19831110

La présente invention concerne un dispositif de supportage de chaudière nucléaire. Elle se rapporte plus particulièrement à une chaudière nucléaire de réacteur à eau sous pression. Dans un réacteur de ce type, la chaudière est consti- tuée par une cuve fermée à parois épaisses qui contient le coeur du réacteur et au moins un générateur de va- peur disposé à l'extérieur de la cuve, dans lequel se fait la production de vapeur La cuve est reliée au générateur de vapeur par des canalisations Une pompe de circulation assure la circulation de l'eau de re- froidissement. Un bloc chaudière de ce type est supporté par rapport au bâtiment dans lequel il se trouve. Selon une solution classique, dite "réacteur à boucle", la cuve, les générateurs de vapeur et les pompes primaires sont reliés entre eux par des tuyaute- ries longues et souples Ainsi, chacun des composants du bloc réacteur, c'est-à-dire la cuve, les générateurs et les pompes, peut être supporté de façon indépendante par des supports qui lui sont propres. Selon une autre solution connue, décrite dans le brevet N O EN 78 20 405 déposé le 23 juin 1978 pour "Nouveau dispositif de supportage et de protection pour chaudière nucléaire", les générateurs -de vapeur sont reliés à la cuve par des liaisons relativement courtes et rigides Le bloc chaudière est supporté, d'une part, par les appuis propres de la cuve, et d'autre part, par au moins un appui situé sur chaque générateur de va- peur Comme dans-le cas précédent, la cuve est suppor- tée par ses appuis propres, mais elle participe par- tiellement au supportage des générateurs de vapeur par l'intermédiaire des canalisations qui la relient à ceux-ci. Cependant, ces dispositifs de supportage présentent un certain nombre d'inconvénients. Dans le cas de la première solution connue, le bloc chaudière présente un encombrement et un poids importants; d'autre part, il n'est pas possible de li- miter la section de fuite en cas de rupture d'une cana- lisation. Dans le cas de la deuxième solution connue, le nombre des appuis du bloc chaudière est supérieur à trois Le supportage est donc hyperstatique et les dé- fauts de coplanéité des joints d'appui doivent être compensés par la déformation des liaisons entre la cuve et le générateur de vapeur Ces liaisons doivent donc avoir une souplesse, c'est-à-dire une longueur suffi- sante, pour qu'il n'en résulte pas de contraintes inac- ceptables Ceci conduit donc à un encombrement qui est relativement important, bien que moins important que dans le premier cas D'autre part, il est nécessaire d'installer un système complémentaire interne ou exter- ne aux liaisons de la cuve aux générateurs de vapeur afin de limiter la section de fuite en cas de rupture d'une canalisation. La présente invention concerne précisément un dispositif de supportage qui remédie à ces inconvé- nients de l'art antérieur Elle décrit un dispositif de supportage dans lequel le nombre des appuis du bloc chaudière est égal à deux ou trois, de façon à obtenir un supportage isostatique Ainsi, les défauts de préci- sion dans la réalisation des appuis n'introduisent pas d'efforts supplémentaires dans le bloc chaudière, et en particulier dans les liaisons entre la cuve et le géné- rateur de vapeur Par suite, ces liaisons peuvent être courtes et rigides, ce qui conduit à une diminution de l'encombrement de l'ensemble. Plus précisément, le dispositif de supporta- ge de l'invention pour un bloc chaudière de réacteur nucléaire, ledit bloc chaudière se composant d'une cu- ve, de deux ou trois générateurs de vapeur, ces généra- teurs étant disposés autour de la cuve, chaque généra- * 5 teur étant relié à la cuve par des canalisations de liaison permettant la circulation d'un fluide calopor- teur, ledit bloc chaudière comportant en outre des pom- pes de circulation pour assurer la circulation du flui- de caloporteur, le bloc chaudière étant supporté sur des appuis rigides, se caractérise en ce que le nombre des appuis du bloc chaudière est égal à deux ou trois, deux points d'appui au moins étant situés sous la par- tie inférieure d'un générateur de vapeur, le supportage de la cuve étant assuré, au moins partiellement, par l'intermédiaire des canalisations qui relient ladite cuve à chacun des générateurs de vapeur de façon à ce que le supportage du bloc de chaudière soit isostati- que. Selon une autre caractéristique, le disposi- tif de supportage de l'invention comporte des butées latérales disposées à proximité de la paroi de chaque générateur de vapeur et diamétralement opposées à la canalisation de liaison reliant le générateur à la cu- ve, de façon qu'en cas de rupture d'une desdites cana- lisation, chacun des générateurs de vapeur ne puisse effectuer qu'un mouvement très limité. Ainsi, en cas de rupture transversale d'une liaison cuve-générateur de vapeur, la valeur de la sec- tion de fuite du circuit primaire entre les lèvres des parties rompues est réduite sans qu'il soit nécessaire de prévoir un dispositif interne ou externe aux liai- sons pour remplir la même fonction de sécurité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la des- cription qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 représente une vue en coupe, d'un ensem- ble bloc chaudière supporté par un dispositif de sup- portage conforme à l'invention; la figure 2 représente une vue, à échelle agrandie, d'une partie du bloc chaudière de la figure 1 mon- trant le détail d'un appui disposé sous un générateur de vapeur; les figures 3 à 5 représentent schématiquement diffé- rentes variantes de réalisation d'un dispositif de supportage conforme à l'invention. On a représenté sur la figure 1 une vue en coupe d'un bloc de chaudière nucléaire à eau sous pres- sion comportant un dispositif de supportage conforme à l'invention Ce bloc de chaudière se compose d'une part d'une cuve 2 et de deux générateurs de vapeur 14. La cuve 2, à parois épaisses, est fermée à sa partie supérieure par un couvercle 4 démontable A l'intérieur de la cuve, on trouve un panier 6 portant le coeur 8 du réacteur Le panier 6 sépare la cuve en une zone interne chaude 10 et une zone externe froide 12 L'eau de refroidissement pénètre à la basé du coeur et se réchauffe en le traversant. De part et d'autre de la cuve, on trouve deux générateurs de vapeur 14 diamétralement opposés par rapport à la cuve Dans l'exemple de réalisation repré- senté, chaque générateur 14 comporte une partie primai- re en partie basse, dite boîte à eau 16, et une partie secondaire 18 o se fait la production de vapeur La partie primaire 16 et la partie secondaire 18 sont sé- parées par une plaque épaisse 20 dite plaque à tubes qui porte les tubes 22 d'échange thermique dont les extrémités débouchent sur deux zones concentriques de la plaque à tubes La zone froide et la zone chaude de la boîte à eau 24 sont séparées par une structure in- terne 24. Les générateurs de vapeur 14, sont reliés à la cuve par des canalisations courtes 26 qui permettent le passage de l'eau de refroidissement qui est entraî- née par des pompes de circulation 28 Dans l'exemple de réalisation représenté, les pompes de circulation sont disposées sous les générateurs de vapeur. A l'intérieur des canalisations de liaison 26, on trouve un conduit 30 qui sépare le fluide chaud qui se dirige vers le générateur de vapeur après son passage dans le coeur du fluide froid qui retourne vers l'entrée du coeur Ce conduit 30 est également appelé conduit chaud. Conformément à l'invention, des appuis 32 sont disposés sous chaque générateur de vapeur La cuve 2 ne comporte aucun point d'appui Elle est supportée par l'intermédiaires des canalisations courtes et rigi- des 26. L'exemple de réalisation représenté sur la figure 1 comporte deux générateurs de vapeur seulement, et par suite deux points d'appui sous ces générateurs Etant donné que les générateurs 14 sont diamétralement opposés, il est nécessaire de prévoir des moyens pour empêcher le basculement du bloc chaudière Ces moyens peuvent être constitués, comme représenté, par un cla- vetage 34 situé à la partie inférieure de la cuve 2 Le clavetage 34 interdit la rotation du bloc chaudière au- tour de ses appuis 32. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, on a disposé des butées 36 à proximité du généra- teur de vapeur Les butées 36 sont situées à la péri- phérie du bloc chaudière, à l'opposé des canalisations de liaison 26 Elles ont pur but de minimiser la valeur de la fuite maximale sur le circuit primaire en cas de rupture d'une canalisation 36 En effet, la seule rup- ture imaginable sur des liaisons aussi courtes est une rupture transversale, c'est-à-dire du type à guilloti- ne Les butées 36 permettent la limitation des mouve- ments de la cuve 2 et des générateurs de vapeur 14 On limite aussi la section de fuite sans qu'il soit néces- saire de recourir à un système de sécurité complémen- taire interne ou externe aux liaisons 26. On a représenté sur la figure 2 une vue à échelle agrandie d'une partie du bloc chaudière de la figure 1 qui montre le détail d'un appui 32 On recon- naît sur cette figure la cuve 2 fermée par le couvercle 4, le panier 6 délimitant une zone chaude et une zone froide 12 On reconnatt également le générateur de va- peur 14 avec la boite à eau 16 constituée par une pièce massive A l'intérieur de la boite 16 on retrouve la structure interne 24 et dans la canalisation de liaison 26, on retrouve le conduit chaud 30 Le sens de circu- lation de l'eau a été indiqué par des flèches La cir- culation de cette eau est assurée par la pompe de cir- culation 28 qui est fixée à la boite à eau 16 Lorsque, comme c'est le cas de l'exemple de réalisation repré- senté sur les figures 1 et 2, les pompes de circulation 28 sont implantées sous les boîtes à eau des généra- teurs de vapeur, il est nécessaire de les incliner lé- gèrement par rapport à la verticale, de façon à ce que le moteur des pompes puisse être disposé à l'extérieur de la paroi épaisse de protection biologique réalisée en béton ou en acier et disposée autour de la cuve 2. Selon une variante de réalisation, les pompes de circulation peuvent être implantées directement sur la cuve 2 Dans ce cas, le problème d'interférence en- tre les pompes de circulation et la paroi de protection biologique 38 n'existe pas. On a représenté sur les figures 3 à 5 trois variantes de réalisation possibles de l'invention. La variante représentée sur la figure 3 cor-t respond au mode de réalisation décrit en référence aux figures 1 et 2 Le bloc chaudière comporte deux généra- teurs de vapeur 14 diamétralement opposés par rapport à la cuve 2 Un appui 32 est disposé sous chaque généra- teur 14; la cuve 2 ne comporte pas d'appui Elle est supportée entièrement par l'intermédiaire des liaisons courtes et rigides qui doivent donc être suffisamment robustes pour assurer cette fonction Etant donné qu'il n'y a que deux générateurs de vapeur, et par conséquent deux points d'appui 32 seulement, il est nécessaire de prévoir des moyens pour empêcher le basculement du bloc chaudière Ces moyens peuvent être constitués, comme cela a été dit dans la description de la figure 1, par un clavetage situé à la partie basse de la cuve 2. On a représenté sur la figure 4 un deuxième mode de réalisation de l'invention Ce mode de réalisa- tion, comme le précédent, comporte seulement deux géné- rateurs de vapeur Toutefois, ces générateurs ne sont pas alignés Il est donc nécessaire de prévoir un troi- sième point d'appui implanté directement sur la cuve 2, au même niveau que les points d'appui 32 Le bloc chau- dière est ainsi supporté de manière isostatique sans introduire d'efforts supplémentaires dans les liaisons entre la cuve et les générateurs de vapeur Les liai- sons 26 participent seulement partiellement au suppor- tage de la cuve. Selon le mode de réalisation de la figure 5, le bloc chaudière comporte trois générateurs de vapeur. Chaque générateur de vapeur repose sur un point d'appui 32 Il n'est pas nécessaire de prévoir un point d'appui supplémentaire tel que le point 32 ' du mode de réalisa- tion de la figure 4 ni de clavetage comme dans le mode de réalisation de la figure 3 Le supportage ici aussi est assuré de manière isostatique sans efforts supplé- mentaires dans les trois liaisons 26 entre la cuve et les trois générateurs de vapeur 14. Il est à remarquer que le nombre de généra- teurs de vapeur ne peut être supérieur à trois, puisque chacun d'eux comporte un appui 32 et que le nombre des appuis ne peut dépasser trois pour que le supportage reste isostatique. REVENDICATIONS 1 Dispositif de supportage de bloc chaudière de réacteur nucléaire, ledit bloc chaudière se compo- sant d'une cuve ( 2), de deux ou trois générateurs de vapeur ( 14), ces générateurs étant disposés autour de la cuve ( 2), chaque générateur ( 14) étant relié à la cuve ( 2) par des canalisations de liaison ( 26) permet- tant la circulation d'un fluide caloporteur, ledit bloc chaudière comportant en outre des pompes de circulation ( 28) pour assurer la circulation du fluide caloporteur, le bloc chaudière étant supporté sur des appuis rigi- des, caractérisé en ce que le nombre des appuis ( 32) du bloc chaudière est égal à deux ou trois, deux points d'appui ( 32) au moins étant situés sous la partie infé- rieure d'un générateur de vapeur ( 14), le supportage de la cuve ( 2) étant assuré, au moins partiellement, par l'intermédiaire des canalisations ( 26) qui relient la- dite cuve à chacun des générateurs de vapeur ( 14) de façon à ce que le supportage du bloc de chaudière soit isostatique. 2 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il comporte des butées latérales ( 36) disposées à proximité de la paroi de chaque géné- rateur de vapeur ( 14) et diamétralement opposées à la canalisation de liaison ( 26) reliant le générateur à la cuve, de façon qu'en cas de rupture d'une desdites ca- nalisations ( 26), chacun des générateurs de vapeur ne peut effectuer qu'un mouvement très limité. 3 Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le bloc chaudière comporte deux gq&nérateurs de vapeur ( 14) dia- métralement opposés par rapport à la cuve ( 2), des moyens étant en outre prévus pour interdire la rotation du bloc chaudière autour de ses appuis ( 32). 4 Dispositif selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que les moyens pour interdire la rota- tion du bloc chaudière sont cosntitués par un clavetage ( 34) disposé à la partie basse de la cuve ( 2), entre cette cuve et le bâtiment réacteur. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le bloc chaudière comporte deux générateurs de vapeur ( 14) non alignés, un troisième point d'appui ( 32) étant implanté sur la cuve ( 2). 6 Dispositif selon la revendication 5, ca- ractérisé en ce que le point d'appui ( 32 ') est situé au même niveau que les points d'appui ( 32). 7 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte trois générateurs de vapeur ( 14), chaque générateur de vapeur reposant sur un point d'appui ( 32) situé à sa partie inférieure. 8 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le générateur de vapeur ( 14) comporte une partie primaire basse ( 16) dite boîte à eau et une partie secondaire ( 18) o se fait la pro- duction de vapeur, ces deux parties ( 16, 18) étant sé- parées par une plaque épaisse ( 20) dite plaque à tubes qui porté des tubes en U d'échange thermique dont les extrémités débouchent sur deux zones concentriques de la plaque à tubes ( 20) séparées par une structure in- terne ( 24).