Brevet FR2538152A1 — publié le 19840622

L'invention est relative à un couvercle étanche à utiliser avec une enceinte de réacteur nucléaire. On exige que les centrales nucléaires soient soumises à une inspection annuelle au cours de laquelle le réfrigérant primaire est enlevé pour la vérification et l'entre tien de l'installation. Une centrale nucléaire comporte une cavité, un réacteur placé sous la cavité et comportant un couvercle situé au fond de la cavité, une conduite à basse température menant à une pompe de circulation du ré frigéra- primaire, une conduite de jonction reliant la pompe à un générateur de vapeur, une conduite à haute température reliant le générateur à l'enceinte ou récipient du réacteur, une canalisation menant à la conduite à haute température pour délivrer le réfrigérant primaire, une canalisation partant de la conduite de jonction pour drainer le réfrigérant primaire, une structure supérieure de support du noyau du réacteur, et une ligne d'évent prévue dans l'enceinte sous pression et traversant le couvercle de celle-ci, un certain volume du réfrigérant primaire subsistant dans l'enceinte du réacteur. Pendant le fonctionnement de la centrale nucléaire, le réfrigérant primaire remplit l'enceinte du réacteur, la conduite à basse température, la pompe de circulation, la conduite de jonction, le générateur de vapeur:et la conduite à haute température. Ces conduites, la pompe de circulation et le générateur de vapeur définissent une "boucle", et le réfrigérant primaire contenu dans la boucle est nommé "réfrigérant de boucle". Pour la vérification et l'entretien de la centrale nucléaire, le fonctionnement de celle-ci est arrêté et le réfrigérant de la boucle est enlevé. De l'air est introduit à force à travers le couvercle, dans l'enceinte du réacteur, pour chasser totalement le réfrigérant primaire par la ligne de drainage, un certain volume du réfrigérant primaire subsistant dans l'enceinte du réacteur.On procède ensuite à la vérification et à l'entretien de la boucle. Après cela, l'eau de protection est introduite dans la cavité, le couvercle est enlevé et la structure supérieure de support du noyau du réacteur est enlevée de l'enceinte pour être mise dans la cavité en vue de la vérification et de l'entretien. Comme la boucle et la structure supérieure de support du noyau du réacteur sont séparémentet successivement vé rifiées etentretenues, la centrale nucléaire doit être arrêtée pendant une longue durée en raison des opérations d'inspection. L'invention a pour but de fournir un couvercle étanche pour enceintes de réacteurs nucléairesqui permet de vérifier et d'entretenir en même temps la boucle et la structure supérieure de support du noyau du réacteur de manière à permettre de réduire le temps d'immobilisation de la centrale nucléaire. Conformément à l'invention, on prévoit un couvercle étanche pour une enceinte de réacteur nucléaire, ce couvercle comportant -un couvercle étanche pour séparer temporairement l'intérieur de l'enceinte du réacteur du volume d'eau de protection présente au-dessus de l'enceinte du réacteur, le couvercle étanche comportant deux rainures annulaires à section en forme de queue d'aronde qui debouchent sur une surface d'étanchéité pratiquée sur u n e surface supérieure de collerette de l'enceinte nucléaire, un élément contenu dans l'enceinte du réacteur et comportant des broches de guidage qui s'étendent vers le haut à partir d'une extrémité supérieure dudit organe. de manière à guider le couvercle étanche, des bagues d'étanchéité placées respectivement dans les rainures annulaires en queue d'aronde et définissant entre elles un espace fermé, un tube d'évent d'air fixé au couvercle étanche, et un tube de surveillance du niveau d'eau fixé au couvercle étanche et en communication avec ledit espace fermé. On comprendra bien l'invention à la lecture de la description qui va suivre et en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig. 1 est une vue latérale, partiellement en coupe, d'une centrale nucléaire classique Fig. 2 est une vue en élévation latérale, partiellement en coupe, montrant un couvercle étanche selon l'invention pour une enceinte de réacteur nucléaire, la structure supérieure de support du noyau du réacteur étant supprimée ;- Fig. 3 est-une vue partielle en plan, à plus grande échelle, montrant le couvercle étanche Fig. 4 est une coupe verticale partielle, également à plus grande échelle, dlune partie du réacteur nucléaire, le couvercle étanche étant supprimé et la coupe représentant le détail IV de la Fig. 2 Fig. 5 est une vue en plan à grande échelle du couvercle étanche ;; Fig, 6 est une coupe verticale du couvercle étanche Fig. 7 est une vue en plan à grande échelle d'un bossage de levage du couvercle étanche Fig. 8 est une coupe prise selon la ligne VIII-VIII de la Fig. 7 Fig. 9 est une coupe verticale du tube de surveillance et Fig. 10 est une vue laterale, partiellement en coupe, d'une centrale nucléaire complète, la structure supérieure de support du noyau du réacteur étant supprimée, On a représenté à la Figb 1 une centrale nucléaire classique. Cellewsi comporte une cavité 1, un couvercle 2 pour l'enceinte du réacteur, une enceinte de réacteur 3, une conduite à basse température 4, une pompe de circulation 5 pour le réfrigérant primaire, une conduite de jonction 6, un générateur de vapeur 7, une conduite à haute température 8, une canalisation 9 pour l'alimentation en réfrigérant primaire, une ligne 10 pour lextraction du réfrigérant primaire, une structure supérieure Il de sup port du noyau du réacteur et une ligne évent 13, un certain volume 12 de réfrigérant primaire subsistant dans 11 enceinte de réacteur 3. On décrira maintenant l'invention en référence aux Fig. 2 à 10. Dans ces figures, les mêmes références que dans la Fig. 1 désignent des éléments identiques ou analogues. En se référant tout d'abord à la Fig. 4, on voit que la cavité 1 est remplie d'une eau de protection 15. Un an neau d'étanchéité 16 ferme l'espace qui est situé entre l'enceinte de réacteur 3 et la paroi de protection déf i- nissant la cavité 1. Lenceinte de réacteur 3 comporte une surface supérieure 17 de collerette ou de rebord qui présente une surface d1étanchéité radialement intérieure 18 Un couvercle d'enceinte de réacteur, tel que le couvercle 2 de la Fig. 1, doit être fixé la surface supérieure 17, un élément d'étanchéité (non représenté) étant situé entre le couvercle et la surface 17, cet élément d'étanchéité étant du type Belleville.Comme représenté sur les Fig. 3 et 4, l'enceinte de réacteur 3 comporte des alésages taraudés 19 qui reçoivent les extrémités inférieures de broches de guidage verticales 20 servant à guider le couvercle. L'enceinte de réacteur 3 renferme une structure inférieure 21 de support du noyau du réacteur, cette structure comportant des broches de guidage 22 qui dépassent vers le haut à partir de la surface extrême supérieure de la structure 2L pour le guidage d'un couvercle étanche 27 montré à la Fig. 6. La structure inférieure de support 21 comporte un sup- port de noyau dont la partie supérieure est suspendue dans 1 enceinte de réacteur, comme montré à la Fig. 6, et une plaque inférieure de noyau (non représentée sur les figures) située à l'extrémité inférieure du support de noyau et re- liée à celle-ci, cette plaque supportant par dessous, dans le support du noyau, les ensembles qui constituent le noyau du réacteur. La structure supérieure classique 11 de support du noyau du réacteur comporte une plaque supérieure de noyau, un guide et une structure de support pour les tiges de com mande, une plaque de support supérieure ou analogue. En fonctionnement normal de l'installation, la structure supé- r-ieure de support 11 est placée:juste au-dessus du noyau du réacteur et dans la partie supérieure du support de noyau. On a représenté en 23 un dispositif de levage propre ment dit qui comporte des tiges filetées 24 dont les extré- mités inférieures se vissent dans des alésages taraudés ménagés dans la structure supérieure 11 de support du noyau du réacteur, et des mécanismes 26 pour suivre les broches de guidage 20, comme décrit ci-après avec plus de détails. L'enceinte de réacteur comporte un axe central O. L'anneau d'étanchéité 16, la surface supérieure 17 et la surface d'étanchéité 18 de l'enceinte 3, ainsi que la structure inférieure 21 de support du noyau du réacteur comportent des axes confondus avec l'axe central O de l'enceinte de réacteur 3. Les trous taraudés 19, montrés en partie à la Fig. 3, sont placés à intervalles égaux circonférentiellement autour de l'axe central O. Comme décrit ci-dessus, l'anneau d'étanchéité 16 sert à fermer l'espace situé entre l'enceinte de réacteur 3 et la cavité 1, et il est construit pour assurer cette étanchéité. La surface d'étanchéité 18 est usinée pour présenter un fini d'étanch-éité et elle présente une largeur relativement faible. Les broches de guidage 20 peuvent pénétrer dans les trous taraudés 19 et en sortir par vissage.En faisant tourner les tiges filetées 24, par une commande située au-dessus du niveau de-l'eau de protection 15, de manière à amener les extrémités inférieures filetées 25 dans les trous taraudés de la structure supérieure 11 de support du noyau du réacteur, et en faisant monter le dispositif de levage proprement dit 23 suivant la flèche F, on peut enlever la structure supérieure 11 de support du noyau du réacteur de l'enveloppe de réacteur 3 et la placer au fond de la cavité 1, comme représenté à la Fig. 2. Ensuite, la structure inférieure 21 de support du noyau du réacteur peut être enlevée de l'enceinte de réacteur 3' par des moyens appropriés, sans que la structure supérieure 11 constitue un obstacle.Les mécanismes 26 qui suivent les broches de guidage 20 sont guidés par celles-ci pour permettre l'élévation ou l'abaissement en ligne droite de la structure inférieure de support de noyau du réacteur. On décrira maintenant un ensemble de couvercle étanche selon la présente invention. Comme montré aux FigW 5 à 10, le couvercle étanche 27 comporte des bossages de levage 28 fixés à celui-ci par des boulons 29, et des parties 30 d'accès aux broches de guidage. Le couvercle 27 porte également une ligne d'évent principale 31, une ligne d'évent secondaire 32 et une ligne 33 formant évent pour l'espace situé entre les anneaux d'étanchéité, cette ligne 33 servant également à la surveillance du niveau de l'eau, Le couvercle étanche 27 comporte également des rondelles 34 pour les boulons 29, des alésages taraudés 35 dans les bossages 28, des alésages taraudés 36 pour les boulons 29, des canaux d'évacuation 37 dans les bossages 28, un joint annulaire extérieur d'étanchéité 38 et un joint annulaire intérieur d'étanchéité 39, ces joints étant placés entre le couvercle 27 et la surface intérieure d'é étanchéité 18, une gorge extérieure 40 de joint et une gorge intérieure 41 de joint pour recevoir les joints annulaires 38 et 39 respectivement, un tuyau transparent 42, un flotteur 43 et une colonne d'eau 44 de vérification des fuites. Le couvercle étanche 27,comme montré aux Fig. 5 et 6, présente une forme en disque dont la résistance mécanique permet de supporter la pression de l'eau de protection présente dans la cavité 1. Le couvercle 27 peut, toutefois, être de forme hémisphérique ou a u t r e , Les lignes 31, 32 et 33 sont sous la forme de tubes dont les extrémités inférieures sont reliées au couvercle 27 de manière étanche et dont les extrémités supérieures traversent la surface supérieure de l'eau de protection 15. Les parties 30 d'accès aux broches de guidage ont une profondeur suffisamment grande pour qu'elles n'interfèrent pas avec les broches de guidage 22 quand le couvercle étanche 27 est placé sur la surface d'étanchéité 18. Les bossages de levage 28 sont fixés par les boulons 29 au couvercle étanche 27. Les extrémités filetées 25 des tiges filetées 24 peuvent coopérer par vissage avec les alésages taraudés 35 des bossages de levage 28. Le diamètre D2 des boulons 29 est inférieur au diamètre D1 des alésages lisses qui sont pratiqués dans les bossages 28 et que traversent les boulons 29, de manière que les bossages 28 puissent être réglés quelque peu en position par rapport au couvercle étanche 27. Les rondelles 34, qui peuvent avoir une épaisseur plus grande que celle des rondelles habituelles, sont prévues pour que les boulons 29 puissent être fixés de manière stable au couvercle étanche 27. Les canaux d'évacuation 37 définissent dans les bossages 28 des passages pour l'eau permettant le vissage facile des extrémités filetées 25 dans les alésagestaraudés 35.Les joints annulaires d'étanchéité 38 et 39, par exemple en caoutchouc plein, sont placés dans les gorges annulaires 40 et 41 du couvercle 27, pour venir en contact avec la paroi de ces gorges et, par gravité, avec la surface d'étanchéité 18. Les joints 38 et 39 présentent des caractéristiques d'étanchéité durable. Les gorges 40 et 41 sont en forme de queue aronde, ce qui permet une mise en place facile des joints 38 et 39, et, au contraire, interdit leur enlèvement facile. La ligne 33 qui ventile l'espace situé entre les joints 38 et 39 et permet de surveiller le niveau d'eau, assure ia mise à l'atmosphère de cet espace par le tube 42. Le tube 42 est flexible et son extrémité inférieure est fixée de manière étanche au couvercle 27. Après que le couvercle étanche 27 a été placé sur la surface d'étanchéité 18, une pipette ou analogue est insérée par le haut dans le tube 32 pour ajuster le niveau d'eau dans ce tube, de manière que ce niveau soit légèrement plus bas que celui de l'eau de protection 15 présente dans la cavité 1. Ensuite, un flotteur 43 est placé dans le tube 42. Celui-ci est transparent de manière que le flotteur 43 soit visible depuis llextéZ rieur du tube Le flotteur 43 est de préférence en mousse de polystyrène revêtue d'une peinture fluorescente. On a représenté en 45 sur la Fig. 10 une ligne de surveillance temporaire de niveau, cette ligne se présentant sous la forme d'un tuyau transparent qui va jusqu! la ligne d'évacuation 10 du réfrigérant principal. Le fonctionnement et l'utilisation du système de couvercle étanche selon l'invention pour une enceinte de réacteur nucléaire sont indiqués ci-après phase par phase. (T) Le couvercle de l'enceinte du réacteur (couvercle 2 de la Fig. 1) est enlevé, la structure supérieure 11 de support du noyau du réacteur est extraite de enceinte 3 de réacteur et la cavité 1 est remplie avec l'eau de pro tection 15. (II) Les extrémités filetées 25 des tiges filetées 24 sont vissées dans les alésages taraudés 35 des bossages 28 pour la liaison du dispositif de levage 23 au couvercle étanche 27. Ensuite, le dispositif de levage 23 est abaissé pour la mise en place du couvercle 27 sur la surface d 'é- tanchéité 18. (III) L'eau de boucle est drainée à travers la ligne 10 d'extraction du réfrigérant primaire et la vanne qui est située sur la ligne 10 est fermée quand l'enceinte de réacteur 3 ne contient que le réfrigérant primaire résiduel 12. (IV) La boucle et la structure supérieure du support du noyau du réacteur sont simultanément vérifiées et entretenues. A ce moment, 11 épaisseur de l'eau de protection 15 est d'environ 8 m. Comme la surface d'etancheite 18 a une fai ble largeur et, de ce fait, peut être endommagée, des fuites d'eau peuvent intervenir quand cette surface 18 est heurtée et endommagée. Pour éviter cette situation, le couvercle étanche 27 doit être placé avec précision sur cette surface d'étanchéite 18. Ce processus requiert une attention toute particulière car il est effectué une profondeur d'environ 8 m dans l'eau de protection.Le couvercle 27 doit également être équipé des lignes d 'évent Par sécurité, on doit s'assurer qu'il n'y a pas. de fuite d'eau à travers les joints entre le couvercle 27 et la surface d'étanchéité 18 L 'in- vention permet de satisfaire ces exigences. Plus particulièrement, l'eau peut fuir entre le couvercle étanche 27 et la surface d'étanchéité 18, ou bien cette surface peut être endommagée si le couvercle 27 n'est pas placé de manière précise sur la surface 18 Dans l'agencement selon lginven- tion, le dispositif de levage 23 et le couvercle 27 qui est couplé à celui-ci sont guidés lors de leur abaissement, par les broches de guidage 20 et les mécanismes suiveurs 26 de sorte que le couvercle 27 est placé de manière précise sur la surface d'étanchéité 18. Si le couvercle 27 était fixé de manière incorrecte aux tiges filetées 24 et placé sur la surface de rebord 17, on ne pourrait assurer aucune étanchéité. Cette difficulté peut être éliminée en réglant les bossages 28 par rapport au couvercle étanche 27 grâce au réglage fin permis par les diamètres D1 et D2. Quand l'eau de boucle est enlevée, l'air qui est présent dans l'enceinte du réacteur 3 est évacué à travers les lignes d'évent principale31 et auxiliaire 32. Quand la ligne principale d'évent 31 est immergée dans l'eau de protection 15, celle-ci entre dans l'enceinte de réacteur 3 à travers la ligne principale d'évent 31 pour chausser l'air de l'enceinte de réacteur 3 à travers la ligne auxiliaire d'évent 32 dans l'atmosphère. Par conséquent, l'eau peut être in- troduite facilement dans l'enceinte de réacteur 3, L'enceinte 3 est remplie d'eau, de sorte que la colonne d'eau de protection 15 n'agit pas sur le couvercle 27 quand celui-ci est soulevé, ce soulèvement étant ainsi facilité. Les fuites d'eau autour des joints 38 et 39 sont surveillées de la manière suivante. Si la capacité d'étanchéité du joint 38 est affectée, le niveau d'eau dans la ligne 33 et le niveau d'eau dans la colonne 44 de surveillance de fuites sont alignés avec le niveau de l'eau de protection 15. Comme le niveau de la colonne 44 de surveillance des fuites est matérialisé par le flotteur 43, celui-ci indique si la capacité d'étanchéité du joint 38 est affecté ou non. Si le joint 39 a une capacité d'étanchéité affectée, le niveau dans la colonne 34 baisse. Par suite, le flotteur 43 indique également si la capacité d'étanchéité du joint 39 est affectée ou non. Normalement, on empêche que les capacités d'étanchéité des joints 38 et 39 soient affectées en même temps, et une mesure appropriée doit être prise pour empêcher une fuite d'eau quand une quelconque fuite est dé tectée à travers l'un ou l'autre des joints 38 et 39. Les fuites d'eau peuvent également êtresurveillées par la ligne 45 de surveillance temporaire du niveau d'eau. Comme les joints 38 et 39 sont placés dans leurs gorges annulaires 40 et 41 en queue d'aronde, ils ne peuvent pas s'échapper du couvercle 25 quand celui-ci est soulevé. S'il n'existait pas la ligne 33 et le tuyau 42, un vide temporaire pourrait se produire dans l'espace fermé situé entre les joints 38 et 39 quand le couvercle étanche 27 est soulevé, ce qui pourrait provoquer un déplacement-des joints 38 et 39 par rapport aux gorges 40 et 41. Si les joints 38 et 39 sortaient de leur logement, un autre outil au-dessus de la surface de l'eau de protection 15 et une opération longue seraient nécessaires pour récupérer les joints.Cependant, avec l'agencement selon l'invention, la ligne 33 et le tuyau 42 sont ouverts à l'atmosphère et ils contiennent l'eau 44 de surveillance de fuite, de sorte qu'on évite ainsi que dans l'espace fermé compris entre les joints 38 et 39 se développe un vide provisoire pendant le soulèvement du couvercle 27. Par suite, on évite ainsi que les joints 38 et 39 sortent des gorges 40 et 41. En résumé, dans les phases ci-dessus décrites (I) à (IV), le système de couvercle étanche pour l'enceinte de réacteur est utilisé pendant l'enlèvement du couvercle normal de l'enceinte du réacteur, la sortie de la structure supérieure de support du noyau du réacteur de l'enceinte, le remplissage de la cavite avec l'eau de protection, l'abaissement du couvercle étanche à l'aide du dispositif de levage pour placer le couvercle étanche sur la surface supérieure d'étanchéité de l'enceinte du réacteur, seul un volume résiduel de réfrigérant primaire subsistant dans l'enceinte du réacteur. La boucle et la structure supérieure de support du noyau du réacteur peuvent être en même temps vérifiées et entretenues, ce qui réduit les temps morts de la centrale nucléaire. Le couvercle étanche est placé sur la surface d'étanchéité, de manière étanche grâce aux joints et ceux-ci sont maintenus en place, le tout avec une grande fiabilité. Ainsi, la boucle peut être vérifiée et entretenue en toute sécurité. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit ; on pourrait au contraire concevoir diverses variantes sans sortir pour autant du cadre de l'invention tel qu'il est défini dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Système de couvercle étanche pour enceinte de réacteur nucléaire, cette enceinte présentant une surface supérieure de rebord 17, caractérisé par le fait qu'il comporte (a) un couvercle étanche (27) pour séparer de manière temporaire l'espace intérieur de l'enceinte de réacteur (3) d'avec un volume d'eau de protection (15! située dans une cavité (9) au-dessus de l'enceinte de réacteur9 ledit couvercle étanche présentant deux rainures annulaires (40, 41) en queue d'aronde qui débouchent vers une surface d'étanchéité (18) pratiquée intérieurement sur la surface supérieure de rebord (17) de l'enceinte de réacteur (b) un organe contenu dans l'enceinte de réacteur et comportant des broches de guidage (22) faisant saillie vers le haut à partir d'une extrémité supérieure dudit élément de guidage du couvercle étanche (c) des joints annulaires d'étanchéité (38 9 39) placés respectivement dans lesdites gorges annulaires en queue d'aronde (40, 41) de maniere à définir avec ledit couvercle étanche(27) et ladite surface supérieure (t7) de l'enceinte de réacteur un espace fermé 9 (d) un tube d'évent d'air (3ts 32) fixé audit couvercle étanche ;; et (e) un tube -(42) de surveillance du niveau d'eau9 ce tube étant fixé audit couvercle étanche en communication avec ledit espace fermés 2. système selon la revendication 19 caractérisé par le fait que ledit organe comporte une structure inférieure (21) de support du noyau du réacteurs cette structure présentant une surface d'extrémité supérieure périphérique9 lesdites broches faisant saillie vers le haut à partir de ladite surface d'extrémité supérieure, et ledit couvercle comportant des parties (30) d'accès auxdites broches (22)9 ces parties (30) définissant des cavités faisant saillie vers le haut pour la réception desdites broches (22)o 3 Système selon la revendication 2,. caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des broches de guidage (20) montées par vissage dans des alésages tarau- dés (19) ménagés sur la surface supérieure périphérique (17) de l'enceinte du réacteur (3) pour le guidage de la structure supérieure (11) de support du noyau du réacteur, lors de l'insertion et de ltenlèvement de celle-ci par rapport.à l'enceinte de réacteur, et pour la mise en place guidée dudit couvercle étanche et l'enlèvement de celui-ci par rapport à l'enceinte du réacteur 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ledit tube de surveillance (42) est transparent et comporte intérieurement un flotteur (43 > . 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ledit couvercle étanche (27) comporte, en outre, des bossages de levage (28) présente tant des alésages taraudés (35) pour la réception de tiges filetées (24), en vue du soulèvement et de l'abaissement dudit couvercle etanche (27) par rapport à enceinte de réacteur (3).