Brevet FR2537765A1 — publié le 19840615

Paroi métallique de grandes dimensions à symétrie de révolution L'invention concerne une paroi métallique de grandes dimensions à symétrie de révolution En particulier, l'invention concerne une paroi mé- tallique d'un élément de structure de réacteur nucléaire à-neutrons rap-i- des. Dans les réacteurs nucléaires à neutrons rapides et particulièrement dans les réacteurs de type intégré, la cuve principale contenant le coeur du réacteur et le métal liquide de refroidissement, et les structures internes à cette cuve, sont constituées, pour nombre d'entre elles, par des parois métalliques à symétrie de révolution de très grandes dimensions. La cuve principale renferme par exemple une virole interne de très grandes dimensions qui constitue une partie de la cuve interne sépa-. rant l'espace intérieur de la cuve principale en une zone renfermant le so- dium liquide chaud sortant des assemblages du coeur et une zone renfermant le sodium liquide refroidi Il existe également des parois de très grandes dimensions appelées baffles de protection thermique ayant pour but de limi- ter les contraintes thermiques sur les structures, notamment lors des ar- rêts et des changements de régime du réacteur. De telles parois ont des diamètres de l'ordre de vingt mètres et des hauteurs de quatre à dix mètres dans les réacteurs construits actuelle- ment, et une épaisseur relativement faible, de l'ordre de vingt millimè- tres Il importe en effet dé-limiter la masse de ces parois en acier inoxy- dable et donc le coût de construction, et il importe également de limiter l'épaisseur pour des raisons mécaniques, les contraintes dlorigine thermi- que restant ainsi relativement faibles. La rigidité et la résistance de ces parois doivent cependant être suffisantes vis à vis des sollicitations susceptibles d'engendrer des domma- ges par flambage telles que les pressions externes Pour rigidifier de tel- les parois, il a été proposé de souder des disques de tôle sur la surface interne ou externe, perpendiculairement à la surface Cette solution présen- te des inconvénients car les opérations de soudure sont plus nombreuses ce qui augmente de façon importante le coût de construction. De plus de tels disques saillants par rapport à la paroi peuvent créer des contraintes et des transferts de chaleur non désirables. Le but de l'invention est donc de proposer une paroi métallique de grandes dimensions à symétrie de révolution ayant un diamètre compris entre quatre et trente mètres, une hauteur supérieure à quatre mètres, une épaisseur comprise entre dix et trente millimètres, -ne comportant pas de raidisseur saillant par rapport à la paroi, et dont la masse soit la plus faible possible. Dans ce but, la paroi est constituée par des portions de paroi tronconiques ou cylindriques soudées bout à bout de façon à être coaxiales, la méridienne de la-paroi comprenant au moins deux tronçons successifs dont l'extrémité commune est située entre la droite joignant leurs autres extré- mités et l'axe de révolution, formant ainsi une "onde concave", la distance entre l'extrémité commune et les autres extrémités de ces deux tronçons, ap- pelée profondeur d'onde, étant comprise entre cinq et vingt fois l'épais- seur de la paroi, la distance entre les autres extrémités de ces tronçons, appelée hauteur d'onde, étant comprise entre dix et quarante fois la profon- deur d'onde, les distancés étant mesurées sur la fibre moyenne de la coupe méridienne de la paroi. Afin de bien faire comprexidre l'invention, on présente à titre d'exemples non limitatifs trois parties de baffle de protection thermique d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides réalisées selon l'invention Ces parties de baffle sont réalisées à partir de tôles en acier inoxydables par mise en forme, assemblage et soudage de panneaux tronconiques ou cylindri- ques. La figure 1 est une vue en coupe par un plan vertical passant par l'axe de révolution d'une partie de baffle qui était constituée par une vi- role cylindrique dans les dispositions de l'art antérieur La partie de baf- fle selon l'invention est constituée par deux portions tronconiques soudées bout à bout le long de leurs petites bases On-a représenté la méridienne de la paroi constituée par des tronçons 1, 2, leur extrémité commune B, la droite 3 joignant leurs autres extrémités A,C et l'axe de révolution 4. L'extrémité commune B est située entre la droite 3 et l'axe 4, les tronçons 1, 2 formant ainsi une "onde concave" La distance p entre le point B et la droite 4, appelée profondeur d'onde est égale à 200 mm L'épaisseur de pa- roi e a pour valeur 20 mm, le rapport p/e est donc égal à 10 La distance h entre A et C, appelée hauteur d' onde, est égale à 4 mètres Le rapport h/p est donc égal à 20. La figure 2 est une vue en coupe-d'une partie de baffle consti- tuée par trois portions tronconiques On a représenté la méridienne de la paroi constituée par les trois tronçons 6, 7, 8 et l'axe de révolution 9. Les tronçons successifs 6 et 7 déterminent une onde concave caractéristique de l'invention La profondeur d'onde p est égale à 150 mm, l'épaisseur de la tôle e est égale à 25 mm Le rapport p/e vaut 6 La hauteur d'onde h est égale à 4,5 mètres Le rapport h/p vaut 30. La figure 3 est une vue en coupe d'une partie de baffle qui était constituée par une virole cylindrique dans les dispositions de l'art antérieur La partie de baffle selon l'invention est constituée par une portion supérieure cylindrique, deux portions tronconiques -assemblées par leurs petites bases, et une portion inférieure cylindrique On a représenté la mé- ridienne de la paroi constituée par les tronçons 10, 11, 12 et 13 et l'axe de révolution 14 Les tronçons intermédiaires 11 et 12 déterminent une onde concave caractéristique de l'invention La profondeur d'onde p Test égale à mm, l'épaisseur de tôle e est égale à 25 mm Le rapport p/e vaut donc 7,2 La hauteur d'onde h est égale à 3 mètres Le rapport h/p vaut donc 16,6. De telles parois peuvent supporter des sollicitations d'amplitude importantes, bien supérieures à celles que peuvent supporter les parois de meme épaisseur comportant des zones rectilignes à la place des zones conca- ves. Les principaux avantages d'une paroi selon l'invention sont de conduire à masse égale de matière à une bien meilleure résistance de la pa- roi vis à vis de sollicitations susceptibles d'engendrer des dommages par flambage, telles que des pressions externes La fabrication de la paroi de- mande des opérations de formage et de soudure très voisines de celles cor- respondant à la construction de la paroi sans onde On ne crée pas de points singuliers tels que ceux créés par des raidisseurs soudés sur la pa- roi, et l'on n'introduit pas de contraintes supplémentaires Ceci est parti- culièrement intéressant dans le cas des parois d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides renfermant du sodium liquide à température élevée. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été présentés mais elle en comporte au contraire toutes les variantes. Enfin l'invention s'applique non seulement aux parois de grandes dimensions utilisées dans un réacteur nucléaire à neutrons rapides mais éga- lement à toute paroi de grandes dimensions pouvant subir des sollicitations mécaniques importantes telles que des pressions externes, ou à la fois des sollicitations mécaniques et thermiques importantes. REVENDICATIONS 1. Paroi métallique de grandes dimensions à symétrie de révolu- tion ayant un diamètre supérieur à quatre mètres, une hauteur supérieure à quatre mètres, une épaisseur comprise entre 10 et 30 mm, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par des portions de paroi tronconiques ou cylindriques soudées bout à bout de façon à être coaxiales, la méridienne de la paroi comprenant au moins deux tronçons successifs ( 1, 2) dont l'extrémité commune B est située entre la droite joignant leurs autres extrémités (A, C) et l'axe de révolution ( 4) f Qrmant ainsi une "onde concave", la distance entre l'extrémité commune B et les autres extrémités (A, C) de ces deux tronçons ( 1, 2), appelée profondeur d'onde, étant compri- se entre cinq et vingt fois l'épaisseur de la paroi, la distance entre les autres extrémités (A, C) des deux tronçons, appelée hauteur d'onde, étant comprise entre dix et quarante fois la profondeur d'onde, ces distances étant mesurées sur la fibre moyenne de la coupe méridienne de la paroi. 2. Paroi métallique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle constitue au moins une partie d'une struc- ture d'un composant de réacteur nucléaire à neutrons rapides '