Brevet FR2548435A1 — publié le 19850104

Dispositif d'étanchéité destiné aux bouchons tournants d'un réacteur nucléaire La présente invention se rapporte à un dispositif d'étanchéité destiné aux bouchons tournants d'un réacteur nucléaire et plus particulièrement d'un réacteur surgénérateur. Les réacteurs surgénérateurs, qui sont généralement refroidis par 5 du métal liquide tel que le sodium comportent une cuve fermée par une dalle horizontale de grande épaisseur et remplie par le sodium liquide de refroidissement dans lequel est plongé le coeur du réacteur Cette dalle horizontale est munie en son centre d'un bouchon tournant qui permet de positionner les machines de transfert des assemblages du coeur Pour éviter d'une 10 part la sortie de vapeur de sodium liquide à l'extérieur de la cuve et pour éviter d'autre part toute contamination radio-active du voisinage, il faut prévoir un dispositif d'étanchéité entre la dalle fixe et le bouchon tournant Cette étanchéité doit être à la fois statique, pendant le fonctionnement normal du réacteur et dynamique, pendant la rotation du bouchon en vue 15 par exemple du rechargement des assemblages du coeur De plus, cette étanchéité doit présenter des qualités d'endurance et d'élasticité suffisantes pour supporter une durée prolongée de fonctionnement du réacteur et subir, ensuite, au moment de l'arrêt de celui-ci, un frottement important pendant la rotation du bouchon. A cet effet, on connait un dispositif d'étanchéité qui est réalisé par interposition de joints gonflables entre la dalle et la bride supportant le bouchon tournant Mais ces joints ne sont pas fiables car ils sont en permanence sous pression pour résister à la pression interne de la cuve et en même temps, ils subissent pendant la rotation du bouchon une usure 25 par frottement ce qui peut entrainer un déchirement du joint et par conséquent une défaillance du dispositif d'étanchéité. On connait également un dispositif formé par un joint métallique liquéfiable intercalé entre les parties fixes et les parties mobiles Ce système est encombrant et complexe car il faut notamment prévoir un systè30 me de chauffage du métal préalablement à la mise en rotation du bouchon. L'invention concerne donc un dispositif d'étanchéité de construction simple permettant d'éviter toute sortie de sodium sous forme de vapeur ou de tout autre substance radio-active de la cuve du réacteur, aussi bien pendant le fonctionnement du réacteur que pendant les opérations d'entre35 tien de ce réacteur. L'invention a ainsi pour objet un dispositif d'étanchéité pour bouchon tournant d'un réacteur surgénérateur fermé par une dalle horizontale comportant une ouverture cylindrique limitée par une bride de traversée, ledit bouchon étant maintenu dans cette ouverture par un élément support formé d'une part d'une semelle qui repose, pendant le fonctionnement du réacteur, sur la bride de traversée et d'autre part d'un prolongement cylindrique supportant une bague solidaire du mécanisme d'entrainement et de guidage du bouchon tournant caractérisé par le fait que la semelle et le prolongement cylindrique de l'élément support du bouchon ménagent avec la ba10 gue un espace annulaire pour le positionnement des organes d'étanchéité statique et dynamique entre le ciel du réacteur et l'extérieur. Selon une autre caractéristique de l'invention, les organes d'étanchéité sont constitués par: un premier ensemble de joints supporté par une couronne inférieure qui 15 est en appui sur la semelle de l'élément support du bouchon, un deuxième ensemble de joints supporté par une couronne supérieure audessous de la bague, et une membrane souple entre les deux couronnes. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décri20 re à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation d'un dispositif d'étanchéité suivant l'invention. La figure 1 représente une demi-vue en coupe du dispositif d'étanchéité conforme à l'invention au cours du fonctionnement du réacteur. La figure 2 représente une demi-vue en coupe du dispositif d'étan25 chéité pendant la période de manutention des assemblages. Sur la figure 1, on voit la dalle 1 du réacteur surgénérateur comportant en son centre une ouverture cylindrique 2 dans laquelle est placé un bouchon tournant 3 qui est destiné à positionner les machines de transfert au-dessus des assemblages du coeur. Le bouchon 3 tournant autour de l'axe A est supporté par un élément support 4 formé d'une part d'une semelle 5 qui est en appui sur une bride de traversée 6 placée sur le pourtour de l'orifice 2 dans la dalle 1 et d'autre part d'un prolongement cylindrique 7 Une arrivée d'argon 14 est prévue entre la semelle 5 et la bride de traversée 6. Une bague 8 est montée sur la partie supérieure du prolongement cylindrique 7, cette bague étant elle-même solidaire d'une plaque circulaire 9 par l'intermédiaire de pièces de liaison 10 La bague 8 et la plaque circulaire 9 sont fixées sur la partie supérieure de I'élément support 4 par des boulons 11 Un mécanisme 12 de soulèvement et d'entrainement du bouchon tournant 3, par paloniers à galets est prévu audessous de la plaque circulaire 9. La semelle 5 et la bague 8 ménagent avec le prolongement cylindri5 que 7 un espace annulaire pour le montage d'un dispositif d'étanchéité désigné dans son ensemble par la référence 20 Ce dispositif d'étanchéité se compose d'une couronne inférieure 21 qui repose sur la face supérieure de la semelle 5 La couronne inférieure 21 supporte deux joints 22, en matériau élastomère avec une enveloppe similaire à celle d'un joint gonflable 10 mais dont l'intérieur également en élastomère est de dureté inférieure Le poids de ladite couronne correspond à l'effort nécessaire pour écraser les joints 22 sur la semelle 5, afin -d'assurer une parfaite étanchéité Entre les joints 22 se situe une arrivée d'argon 23 dont la pression d'alimentation est légèrement supérieure au ciel du réacteur Cette alimentation per15 met de contrôler la bonne étanchéité des joints 22 et d'éviter la remontée d'argon pollué en cas de défaillance desdits joints. Au-dessus de la couronne 21 est placée une couronne supérieure 24 directement supportée par la bride de traversée 6 par l'intermédiaire d'une manchette 13 Cette couronne supérieure 24 est positionnée de telle manière 20 que la bague 8 soit en appui sur la face supérieure de ladite couronne pendant le fonctionnement du réacteur La face supérieure de la couronne 24 est munie de deux joints toriques 25 avec une alimentation d'argon 26 entre les joints pour contrôler l'étanchéité Ces joints ont pour rôle d'assurer une seconde barrière d'étanchéité avec le ciel du réacteur et l'extérieur, 25 lors du fonctionnement du réacteur De plus, cette couronne supérieure 24 est munie d'un joint gonflable 27 dont la fonction sera définie ultérieurement Les couronnes inférieures et supérieures ( 21-24) sont reliées entre elles par une membrane souple 28 Par ailleurs, des tirants 29 fixés 30 sur la couronne supérieure 24 permettent d'une part de limiter le déplacement vertical de la couronne inférieure 21 afin de ne pas solliciter la membrane 28 lors des opérations de montage ou de démontage du dispositif d'étanchéité 20 et d'autre part de limiter la rotation de la couronne inférieure 21 par rapport à la couronne supérieure 24 pendant la rotation du bou35 chon 3 pour éviter des contraintes de cisaillement au niveau de la membrane 28 Enfin, une butte 30 prévue sur la face supérieure de la couronne inférieure 21 limite la course de compression de la membrane 28 lorsque la butée 30 est en contact avec la couronne supérieure 24. Lors du fonctionnement du réacteur (figure 1), la semelle 5 du bouchon tournant 3 est en appui sur la bride de traversée 6 Cet appui permet d'éviter les remontées d'aérosols dans les joints 22 et par suite d'empêcher leur collage avec la semelle 5 La bague 8 est également en appui 5 sur la couronne supérieure 24 L'étanchéité entre le ciel du réacteur et l'extérieur est réalisée par les joints 22 et par la membrane souple 28. Une barrière d'étanchéité supplémentaire est assurée par les joints toriques 25 qui permettent principalement de pallier à une rupture de la membrane 28 due par exemple à une surpression dans le réacteur La surveillance 10 de l'étanchéité des joints 22 et 25 pendant le fonctionnement du réacteur est obtenue par les alimentations argon 23 et 26. Au cours des manutentions des assemblages (figure 2), l'ensemble bouchon tournant 3 et élément support 4 est soulevé à l'aide du mécanisme 12 d'entrainement par palonniers à galets La semelle 5 se dégage de la bri15 de de traversée 6 ainsi que la bague 8 de la couronne supérieure 24 A ce moment, le joint gonflable 27 vient s'appliquer sous la bague 8 Dans cette configuration, l'étanchéité entre le ciel du réacteur et l'extérieur est réalisée par les joints 25, la membrane 28 et le joint gonflable 27 Pendant la rotation du bouchon tournant 3, les joints 22 frottent chacun sur une 20 piste 40 prévue sur la face supérieure de la semelle 5 Ces pistes 40 sont constituées par un revêtement plastique ou métallique formant une surface lisse ayant un bon coefficient de frottement. Le remplacement des joints 22 peut d'ailleurs être effectué chaque fois que cela est nécessaire en procédant de la façon suivante Tout 25 d'abord, on démonte le mécanisme 12 d'entrainement et de guidage du bouchon tournant 3, on alimente le barrage d'argon 14 (figure 1) au droit de l'appui semelle 5-bride de traversée 6 et enfin on soulève l'ensemble du dispositif d'étanchéité 20 Pendant le remplacement des joints 22, on met en place un joint gonflable dans la gorge 15 pour maintenir l'étanchéité vis à 30 vis du ciel du réacteur. On voit donc que les avantages principaux du dispositif suivant l'invention sont d'améliorer l'étanchéité à la fois statique et dynamique entre le bouchon tournant et le ciel du réacteur tout en étant de construction simple et d'un encombrement réduit. L'invention n'est pas strictement limitée au mode de réalisation qui a été décrit à titre d'exemple, mais elle couvre également les réalisations qui n'en différeraient que par des détails, par des variantes d'exécution ou par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité pour bouchon tournant d'un réacteur surgénérateur fermé par une dalle horizontale comportant une ouverture cylindrique limitée par une bride de traversée, ledit bouchon tournant étant 5 maintenu dans l'ouverture cylindrique par un élément support formé d'une part d'une semelle qui repose, pendant le fonctionnement du réacteur, sur la bride de traversée et d'autre part d'un prolongement cylindrique, à la partie supérieure duquel, est montée une bague solidaire du mécanisme d'entrainement et de soulèvement du bouchon tournant, caractérisé par le fait que la semelle ( 5) et le prolongement cylindrique ( 7) de l'élément support ( 4) du bouchon tournant ( 3) ménagent avec la bague ( 8) un espace annulaire pour le positionnement des organes d'étanchéité ( 20) statique et dynamique entre le ciel du réacteur et l'extérieur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les organes d'étanchéité ( 20) sont constitués par: un premier ensemble de joints ( 22) supporté par une couronne inférieure ( 21) qui est en appui sur la semelle ( 5), un deuxième ensemble de joints ( 25-27) supporté par une couronne supérieu20 re ( 24) au-dessous de la bague ( 8), et une membrane souple ( 28) reliant les couronnes ( 21-24) entre elles. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le deuxième ensemble de joints est formé par des joints toriques ( 25) et un joint gonflable ( 27). 4 Dispositif selon les revendicaions 2 et 3, caractérisé par le fait que, pendant le fonctionnement du réacteur, l'étanchéité entre la couronne supérieure ( 24) et la bague ( 8) est assurée par les joints toriques ( 25) et pendant les opérations de manutention, par le joint gonflable ( 27). 5 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'au niveau des ensembles de joints ( 22-25) débouche une arrivée ( 23-26) d'un gaz de contrôle de l'étanchéité. 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que des tirants ( 29) fixés sur la couronne supérieu35 re ( 24) limitent les déplacements verticaux de la couronne inférieure ( 21). 7. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la course de compression de la membrane ( 28) est limitée par une butée ( 30) prévue sur la face supérieure de la couronne ( 21). 8. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la couronne supérieure ( 24) est directement supportée par la bride de traversée ( 6) par l'intermédiaire d'une manchette ( 13).