Brevet FR2546553A1 — publié le 19841130

La présente invention se rapporte à un dis- positif de liaison d'une structure suspendue à une structure d'accrochage. A titre d'exemple, ce dispositif peut être appliqué à la suspension audessus du coeur d'un réac- teur nucléaire à neutrons rapides, d'une structure de soutien des moyens permettant d'assurer la surveillan- ce et le contrôle du coeur du réacteur, ainsi que la déflexion vers les échangeurs, du jet de sodium sor- tant du coeur L'ensemble de cette structure et des moyens qu'elle soutient sera appelé "couvercle-coeur" du réacteur. Dans l'état actuel de la technique, ce "cou- vercle-coeur" est accroché, à un bouchon inclus dans le petit bouchon tournant (P B T), au moyen d'une vi- role ajourée L'ensemble de ce bouchon, de cette viro- le et du couvercle-coeur est appelé "bouchon-couver- cle-coeur" (B C C). L'utilisation d'une virole de suspension présente les inconvénients suivants Pour pouvoir ré- sister à un séisme éventuel, on est amené à lui donner une épaisseur importante, ce qui lui confère une iner- tie thermique élevée qui gêne son adaptation aux va- riations brutales de température du sodium sortant du coeur, consécutives aux variations de régime du réac- teur. D'autre part, la masse importante de ladite virole ne pourrait être supportée directement par le P.B T; il a été nécessaire de le fractionner ce qui en augmente le coût. Dans le cas particulier de l'application de l'invention à un réacteur à neutrons rapides, la pré- sente invention a précisément pour objet de réaliser la suspension du couvercle-coeur au moyen d'un dispo- sitif de suspension ne présentant pas les inconvé- nients de la virole utilisée actuellement et présen- tant notamment une bonne rigidité transversale et une bonne souplesse radiale lui permettant de se déformer pour compenser les dilatations différentielles entre le couvercle de coeur et la dalle de fermeture de la cuve principale. Ce dispositif peut être accroché, comme la virole actuelle, au bouchon inclus dans le P B T, mais sa légèreté ne rend plus nécessaire cette dispo- sition: il est possible de l'accrocher directement au P.B T, ou à tout dispositif de fermeture supérieure du réacteur. On notera toutefois que, si l'invention est particulièrement adaptée à la suspension du couvercle- coeur dans un réacteur à neutrons rapides, elle n'est pas limitée à cette application et concerne d'une ma- nière générale un dispositif de liaison d'une structu- re suspendue à une structure d'accrochage, dans tous les cas o il est souhaitable que la structure suspen- due présente à la fois une bonne rigidité transversale et une certaine souplesse radiale. A cet effet, il est proposé conformément à l'invention un dispositif de liaison d'une structure suspendue à une structure d'accrochage, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend deux séries de lames métalliques disposées l'une au-dessus de l'au- tre, de manière à être solidarisées respectivement à la structure suspendue et à la structure d'accrochage, chaque série de lames définissant une enveloppe con- vexe fermée et étant constituée de lames souples selon une direction radiale par rapport à ladite enveloppe, les deux séries de lames souples étant reliées par au moins un treillis de barres rigides comprenant des barres inclinées selon deux directions différentes dans le sens circonférentiel défini par lesdites enve- loppes. De préférence, le dispositif de suspension selon l'invention comprend de plus un anneau de base solidaire de la structure suspendue et portant l'une des séries de lames souples, et un anneau support so- lidaire de la structure d'accrochage et portant l'au- tre série de lames souples Les lames souples peuvent alors être soit fixées aux anneaux, par exemple par soudure ou par encastrement, soit découpées dans la masse même des anneaux. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif de suspension comprend au moins deux treillis reliés par au moins un anneau in- termédiaire portant deux autres séries de lames défi- nissant chacune une enveloppe convexe fermée et cons- tituée de lames souples selon une direction radiale par rapport à ladite enveloppe. Conformément à un mode de réalisation parti- culier de l'invention, les enveloppes définies par chaque série de lames sont circulaires, coaxiales et, le plus souvent, sensiblement de même diamètre. Selon deux modes de réalisation de l'inven- tion, les barres rigides constituant le ou les treil- lis reliant les lames souples peuvent être soit dispo- sées en V juxtaposés, soit disposées en X juxtaposés. L'invention s'applique, par exemple, à un réacteur nucléaire à neutrons rapides comprenant une cuve d'axe vertical, contenant le coeur du réacteur et remplie de métal liquide, ladite cuve étant obturée par une dalle de fermeture à laquelle est suspendu un couvercle-coeur comportant des moyens de contrÈle et de surveillance du coeur ainsi que de déflexion du jet de sodium sortant du-coeur, caractérisé en ce que le couvercle- coeur est suspendu à la dalle au moyen d'un dispositif de liaison du type défini précédem- ment - On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, différentes variantes de réalisation de l'invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels les figures la et lb sont des vues en perspective représentant de façon schématique deux mo- des de réalisation du dispositif de suspension selon l'invention; les figures 2 a et 2 b sont des vues frag- Dentaires en perspective et à plus grande échelle il- lustrant, dans le cas du mode de réalisation de la figure la, deux variantes de réalisation possibles du dispositif de suspension selon l'invention> également applicables au mode de réalisation de la figure lb; la figure 3 est une vue en coupe transver- sale schématique d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides dont le couvercle-coeur est suspendu à la dal- le de fermeture au moyen du dispositif de suspension selon l'invention; et la figure 4 est une vue en coupe à plus grande échelle représentant le dispositif de suspen- sion du couvercle-coeur dans le réacteur de la figu- re 3. Comme l'illustrent les figures la et lb, le dispositif de suspension S selon l'invention comprend un anneau de base 10 prévu pour être solidarisé direc- tement à la structure à suspendre, un anneau support 12 prévu pour être solidarisé directement à la struc- ture d'accrochage et au moins un treillis de barres rigides 14 raccordé aux anneaux 10 et 12 par des lames souples 16 et-18 respectivement. Les anneaux 10 et 12 sont des anneaux métal- liques circulaires disposés coaxialement l'un au-des- sus de l'autre De préférence, ils ont sensiblement le même diamètre Toutefois, comme on le verra ultérieu- rement dans l'application décrite en se référant aux figures 3 et 4, ce diamètre peut être différent lors- que la forme de la structure suspendue et les efforts auxquels elle est soumise l'exigent. On remarquera que les anneaux 10 et 12 ne sont pas indispensables à la réalisation de l'inven- tion En effet, les deux séries de lames 16 et 18 peuvent être fixées directement, d'une part, à la structure suspendue et, d'autre part, à la structure d'accrochage. D'une manière générale, les anneaux 10 et 12 ou, en leur absence, les enveloppes des lames 16 et 18, peuvent présenter une forme convexe et fermée dif- ferente d'un cercle, notamment lorsque la face supé- rieure de la structure suspendue est plate Cette for- me peut par exemple être polygonale, ovale, etc Les barres 14 sont des barres métalliques rigides et rectilignes, réalisées notamment en profilé résistant bien au flambage et présentant une section en H, en croix, ronde ou tubulaire. Les barres rigides 14 du dispositif de sus- pension selon l'invention sont disposées de manière à conférer à ce dispositif une bonne rigidité circonfé- rentielle et, par conséquent, transversale A cet ef- fet, les barres 14 sont régulièrement réparties entre les anneaux et elles sont inclinées pour moitié dans un sens et pour moitié en sens inverse dans la direc- tion circonférentielle définie par les anneaux 10 et 12 De façon plus précise, dans le mode de réalisation de la figure la, les barres rigides 14 sont disposées en V juxtaposés entre les anneaux 10 et 12 alors-que, dans le mode de réalisation de la figure lb, elles sont disposées en X juxtaposés entre ces mêmes an- neaux. Les lames souples 16 et 18 par lesquelles les barres 14 sont accrochées respectivement aux an- neaux 10 et 12 sont réalisées conformément à l'inven- tion de façon à présenter une certaine souplesse dans une direction radiale par rapport aux anneaux, tout en conférant une bonne rigidité circonférentielle au dis- positif. A cet effet et comme l'illustrent les figu- res 2 a et 2 b, différentes variantes de réalisation de l'invention peuvent être envisagées Bien que les fi- gures 2 a et 2 b illustrent ces variantes de réalisation dans les cas o les barres rigides 14 sont disposées en V conformément aux modes de réalisation de la figu- re la, on comprendra que ces variantes peuvent s'ap- pliquer indifféremment au mode de réalisation de la figure lb. Sur la figure 2 a, on a représenté le cas o les lames souples 16 et 18 sont distinctes des anneaux et 12 respectivement Dans ce cas, les lames 16 et 18 peuvent être fixées aux anneaux qui leur correspon- dent, par exemple par soudure ou par encastrement. Sur la figure 2 b, on a représenté le cas o les lames flexibles 16 et 18 sont découpées dans la masse de la tôle-constituant les anneaux 10 et 12 res- pectivement. Dans les deux cas, on voit sur les figures 2 a et 2 b que la fixation des barres rigides 14 sur les lames souples 16 et 18 peut être réalisée par tout moyen approprié et notamment par soudage. Comme l'illustrent les figures 3 et 4, la structure de suspension dont différentes variantes de réalisation viennent d'être décrites est particuliè- rement adaptée à la suspension du couvercle-coeur d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides. Ainsi, on a représenté sur la figure 3 la cuve 20, d'axe vertical, d'un réacteur à neutrons ra- pides de type intégré Rappelons que, dans ce type de réacteur, le coeur 22 du réacteur, ainsi que l'ensem- ble du circuit primaire, sont disposés à l'intérieur de la cuve 20, qui est obturée à son extrémité supé- rieure par une dalle de fermeture 24 De façon plus précise, la cuve 20 est remplie d'un métal liquide 25 tel que du sodium assurant le transfert de la chaleur dégagée dans le coeur 22 du réacteur jusqu'à des échangeurs de chaleur 26, sous l'action de pompes de circulation 28 Le sodium liquide 25 est surmonté d'une atmosphère de gaz neutre 27 tel que de l'argon. La cuve principale 20 est entourée d'une se- conde cuve 21, dite cuve de sécurité et ces deux cuves sont généralement suspendues à la dalle de fermeture 24, qui repose sur une enceinte de protection en bé- ton 30. La dalle 24 comporte en son centre une ou- verture 32 obturée par un grand bouchon tournant 34 présentant lui-même une ouverture 36 excentrée par rapport à l'ouverture 32 Cette ouverture 36 est à son tour obturée par un petit bouchon tournant 38 Cette structure bien connue permet, grâce aux rotations com- binées des bouchons 34 et 38, d'avoir accès à tous les points du coeur 22 du réacteur à l'aide d'un ou plu- sieurs ringards de manutention La dalle 24 comporte en outre, dans sa zone entourant l'ouverture 32 des passages par lesquels les composants tels que les échangeurs 26 et les pompes 28 sont suspendus. Le réacteur nucléaire selon l'invention comporte de plus, immédiatement au-dessus du coeur 22, un couvercle-coeur 40 suspendu au petit bouchon tour- nant 38 par un dispositif de suspension 42 réalisé conformément à l'invention et qui va maintenant être décrit plus en détail en même temps que le couvercle- coeur 40, en se référant à la figure 4. Afin de permettre la travexsée de la dalle par les assemblages de contra Ble, par les conducteurs électriques en provenance des appareillages tels que les thermocouples et par les tubes de prélèvement de sodium servant à détecter et à localiser les ruptures de gaines, le petit bouchon tournant 38 comporte des passages appropriés Seul l'un des passages prévus pour les assemblages de contrôle a été représenté en 42 sur la figure 4 - Dans sa réalisation représentée schémati- quement sur la figure 4, le couvercle-coeur 4 D com- prend une plaque déflectrice 48 de forme conique dont la périphérie est doublée par une plaque inférieure tronconique 50 parallèle à la plaque 43 et contribuant avec cellse-ci, comme l'indiquent les flèches F sur la figure 4, à assurer l'écoulement du sodium chaud sor- tant du coeur du réacteur vers les échangeurs 26 {fi- gure 3). Les plaques 48 et 50 supportent une multitu- de de tubes de prélèvement 54, généralement verticaux, disposés en face de chacun des assemblages combusti- bles composant le coeur 22 du réacteur Chacun des tubes de prélèvement 54 est relié à l'aide d'un tube (non représenté) à un appareil de localisation de rup- ture de gaine au travers du passage (non représenté) prévu à cet effet dans le bouchon 38 Chacun des tubes de prélèvement 54 permet également le logement d'un thermocouple (non représenté) qui mesure directement la température du sodium chaud sortant du coeur du réacteur Les thermocouples sont reliés à des appa- reils de mesure externes par des conducteurs électri- ques (non représentés) qui traversent le bouchon tour- nant 38 par un autre passage (non représenté). Afin de pouvoir assurer la fonction de gui- dage des assemblages de contrôle précédemment mention- nés, le couvercle-coeur 40 comporte en outre des four- reaux d'axe vertical 56 qui sont disposés dans le pro- longement de chacun des passages 42 traversant le pe- tit bouchon tournant 38 Ces fourreaux 56 qui traver- sent avec un certain jeu la plaque déflectrice 48, sont supportés par une grille 58 constituée par des plaques métalliques verticales entrecroisées, située au-dessus des plaques déflectrices. Le cas échéant et comme on l'a représenté sur la figure 4, une deuxième grille 60 est disposée sensiblement à mi-hauteur entre la face inférieure du petit bouchon tournant 38 et la grille 58 Cette gril- le 60 peut également supporter des fourreaux de guida- ge tels que 62 disposés dans le prolongement des four- reaux 56 et des passages 42. Dans la configuration qui vient d'être dé- crite ci-dessus, en plus de la suspension des plaques déflectrices 48 et 50, il est nécessaire d'assurer la suspension des grilles 58 et 60. Conformément à l'invention, la suspension de ces trois structures au petit bouchon tournant 38 est réalisée simultanément à l'aide du dispositif de suspension 42 qui comprend à cet effet trois disposi- tifs S', SI' et SI" réalisés de la manière décrite pré- cédemment en se référant aux figures la, lb, 2 a et 2 b. De façon plus précise, on voit sur la figure 4 que la grille 60 est suspendue à la plaque métalli- que inférieure du petit bouchon tournant 38 par un dispositif S' comprenant conformément à l'invention, des lames souples 18 ' réalisées en une seule pièce avec un anneau 12 ' soudé sur la plaque métallique in- férieure du petit bouchon tournant, des lames souples 16 ' réalisées en une seule pièce avec un anneau 10 ' supportant les fourreaux 62 par l'intermédiaire de la grille 60 et un treillis de barres rigides 14 ' dont les extrémités sont fixées respectivement aux la- mes 16 ' et 18 '. Le dispositif de supportage S" sert à sus- pendre la grille 58 à partir de la grille 60 Ce dis- positif comprend également des lames souples 18 " réa- lisées en une seule pièce avec l'anneau 10 ' de la grille 60, des lames souples 16 " réalisées en une seu- le pièce avec un autre anneau 10 " servant à supporter par l'intermédiaire de plaques entretoisées les four- reaux 56 de la grille 58, et un treillis de barres rigides 14 " reliant les lames souples 16 " et 18 ". Enfin, la plaque déflectrice 48 est suspen- due à l'anneau 10 " de la grille 58 par un dispositif S'" comprenant lui aussi des lames souples 18 "' et 16 "'| réalisées en une seule pièce respectivement avec l'anneau 10 " de la grille 58 et avec un anneau 10 "' soudé sur la périphérie de la plaque 48, et un treil- lis de barres rigides 14 '". Comme le montre la figure 4, le diamètre du dispositif de suspension 42 diminue régulièrement et de façon relativement limitée depuis le petit bouchon tournant 38 jusqu'à la grille 58, de telle sorte que l'enveloppe des deux dispositifs S' et S" constitue un tronc de cône dont l'angle au sommet est très faible. -Au contraire, le dispositif S'" par lequel la plaque déflectrice 48 est suspendue à la grille 58 présente un diamètre qui va en augmentant de façon relativement rapide Cette configuration permet de tenir compte de la forme tronconique de la plaque déflectrice 48. Bien entendu, toutes les variantes de réali- sation de l'invention décrites en se référant aux fi- gures la, lb, 2 a, 2 b peuvent être appliquées aux dis- positifs Si, S" et S"' constituant le dispositif de suspension 42 par lequel le couvercle de coeur 40 est suspendu au petit bouchon tournant 38 De plus, selon la distance séparant la plaque déflectrice 48 de la dalle du réacteur, le nombre des treillis de barres il rigides superposées constituant le dispositif 42 peut être soit réduit, soit augmenté. Grâce à l'utilisation du dispositif 42 selon l'invention, la plaque déflectrice 48 ainsi que les grilles 58 et 60 suspendues au petit bouchon tournant peuvent se dilater de-manière différente par rapport à celui-ci sans entraîner de contrainte mécanique impor- tante En effet, les treillis de barres rigides 14 -s'évasent alors plus ou moins par déformation des la- mes souples 16 et 18, pour compenser ces dilatations différentielles. En revanche, lorsque le couvercle-coeur 40 est soumis à un effort horizontal par rapport à la dalle à laquelle il est suspendu, par exemple sous l'effet d'un séisme, la structure des treillis formée par les barres 14, ainsi 'que la bonne rigidité des lames 16 et 18 dans le sens circonférentiel permettent au dispositif de supportage selon l'invention de très bien résister à cette sollicitation-transversale. REVENDICATIONS 1 Dispositif de liaison d'une structure suspendue à une structure d'accrochage, caractérisé en ce qu'il comprend deux séries de lames ( 16, 18) dispo- sées l'une au-dessus de l'autre, de manière à être solidarisées respectivement à la structure suspendue ( 40) et à la structure d'accrochage ( 38 >, chaque série de lame définissant une enveloppe convexe fermée et étant constituée de lames souples selon une direction radiale par rapport à ladite enveloppe, les deux sé- ries de lames souples étant reliées par au moins un treillis de barres rigides ( 14) comprenant des barres inclinées selon deux directions différentes dans le sens circonférentiel défini par lesdites enveloppes. 2 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il comprend de plus un anneau de base ( 10) solidaire de la structure suspendue et por- tant l'une ( 16) des séries de lames souples et un an- neau support ( 12) solidaire de la structure d'accro- chage et portant l'autre série de lames souples ( 18). 3 Dispositif selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que les lames souples ( 16, 18) sont fixées aux anneaux ( 10, 12). 4 Dispositif selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que les lames souples ( 16, 18) sont découpées dans la masse des anneaux ( 10, 12). Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux treillis ( 14 ', 14 ", 14 "') reliés par au moins un anneau intermédiaire ( 10 ', 10 ") portant deux autres séries de lames souples ( 16 ', 16 "; 18 ', 18 ") définissant chacune une enveloppe convexe fermée et constituée de lames souples selon une direction radia- le par rapport à ladite enveloppe. 6 Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que les envelop- pes définies par chaque série de lames sont circulai- res et coaxiales. 7 Dispositif selon la revendication 6, ca- ractérisé en ce que les enveloppes définies par chaque série de lames sont sensiblement de même diamètre. 8 Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que les barres ( 14) constituant chaque treillis sont disposées en V. 9 Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que les barres ( 14) constituant chaque treillis sont disposées en X. Réacteur nucléaire à neutrons rapides comprenant une cuve ( 20) d'axe vertical, contenant le coeur ( 22) du réacteur et remplie de métal liquide ( 25) ladite cuve étant obturée par une dalle de ferme- ture ( 24) à laquelle est suspendu un couvercle-coeur ( 40) comportant des moyens de contr 8 le et de surveil- lance du coeur, ainsi que de déflexion du jet de so- dium sortant du coeur, caractérisé en ce que le cou- vercle-coeur est suspendu à la dalle au moyen d'un dispositif ( 42) selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes.