Brevet FR2561027A1 — publié le 19850913

Ecran de protection pour recteur nucléaire, éléments le composant et procédé de fabrication de ces éléments. La présente invention concerne un écran de protection pour réacteur nucléaire, les éléments le conposant et le procédé de fabrication de ces éléments. L'invention concerne plus particulièrement un écran de protection destiné à être disposé entre l'enceinte en béton et la cuve d'un réacteur nucléaire, au niveau de l'extrémité supérieure de la cuve, en vue de constituer une barrière aux rayonnements et particules, tels que neutrons rapides, susceptibles de s'échapper à travers l'intervalle annulaire subsistant entre la cuve et l'enceinte. L'émission de rayonnements et particules, notamment de rayonnements de haute énergie et neutrons rapides provenant du coeur du réacteur, est arretée par l'enceinte épaisse en béton qui entoure la cuve, et par le couvercle de la cuve. Une partie de cette émission résultant d'un trajet direct depuis le coeur du réacteur Ou d'une reflexion sur l'enceinte, peut s'échapper dans l'espace annulaire compris entre l'enceinte et le couvercle de la cuve du réacteur. L'invention a pour but de proposer un écran de protection qui puisse constituer une barrière efficace aux rayonnenents de haute énergie et particules, tels que neutrons rapides, en cette partie du réacteur, et qui puisse être monté par un homne sous forme d'éléments démontables, d'un poids limité (environ 30 kg), sans dégrader ni salir les structures en place autour de la cuve du réacteur. L' invention a pour objet un écran de protection destiné à entre disposé entre l'enceinte en béton et la cuve d'un réacteur nucléaire, au niveau ae l'extrémité supérieure de la cuve, en vue de constituer une barrière aux rayonnements et particules, tels que neutrons rapides, susceptibles de s'échapper à travers 1 'intervalle annulaire subsistant entre la cuve et ltenceinte, caractérisé en ce que ledit écran est constitué par un assemblage, en forme de couronne, d'éléments en un matériau apte à arrêter lesdits rayons et particules et présentant des épaulements parallélépipédiques grice auxquels chaque élément chevauche l'élément suivant, les surfaces en chevauchement de deux éléments adjacents forment un intervalle en forme d'escalier à portions sensiblement verticales et horizontales, aptes à arrenter la propagation directe et les réflexions desdites paticules et rayonnements provenant de la source d'émission. L'écran selon l'invention peut comprendre des éléments montés coulissant sur des moyens de guidage tels que, par exemple, une table roulante sur rails, dans une direction radiale par rapport à la couronne, depuis une position fermée où lesdits éléments de porte sont appliqués contre la cuve du réacteur et une position ouverte où ils sont dégagés de la couronne, ménageant une ouverture pour l'accès à la cuve. Lesdits éléments de l'écran peuvent avoir la forme d'un T ou d'un Z et être disposés de manière que les portions saillantes des parties horizontales soient en chevauchement l'une sur l'autre. Lesdits éléments peuvent en outre être réalisés par moulage d'un matériau riche en bore et en hydrogène, dans un coffrage approprié, constitué d'enveloppes métalliques soudées l'une à l'autre dont les ouvertures du coffrage tournées vers le bas et latéralement sont obturées par un film maintenu appliqué au moyen de cales ou d'éléments profilés en bois, permettant ainsi à la matière de moulage d'entre coulée avec étanchéité. Des formes de réalisation de l'invention seront illustrées ciaprès, à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins annexés, sur lesquels: - La figure 1 est une vue en coupe schématique selon un plan vertical suivant la ligne BB de la figure 2, d'un réacteur équipé d'un écran de protection selon l'invention; La figure 2 est une vue en coupe schématique de 1' écran, suivant la ligne A-A de la figure 1; Les figures 3 et 4 sont des vues en coupe schématique de deux portions d'agencements particuliers d'éléments de 1 'écran; Les figures 5 et 6 sont des vues en coupe transversale de deux formes de coffrages d'éléments de 1 'écran; La figure 7 est une vue de dessus schématique d'un coffrage de l'écran. Sur la figure 1, on voit le coeur 1 du réacteur 2 entouré d'une cuve 3, munie à sa partie supérieure d'un couvercle 4. La cuve da réacteur est entourée d'une enceinte en béton 5, à la partie supérieure de laquelle est fixée une structure 14 destinée à maintenir l'écran de protection 6 objet de l'invention. Celui-ci est constitué (figure 2) d'un assemblage en forme de couronne d'éléments 8. Ces éléments 8 présentent des épaulements parallélépipédiques 9, (figures 3 et 4), grâce auxquels chaque élément chevauche l'élément suivant. Le joint 10 formé entre deux éléments 8 adjacents est limité par les portions parallèles des épaulements 9. La distance entre les plans de ces portions peut varier de quelques dizièmes de millimètres à quelques millimètres.Cet épaulement 9 arrente les rayonnements et particules de trajectoire incidente 12 ou réfléchie 13 par l'enceinte 5 provenant du coeur 1 du réacteur et susceptibles de s'échapper hors de l'ouverture de l'enceinte 5, entre l'enceinte 5 et le couvercle 4. Ces rayonnements et particules, en raison de leur trajectoirv- linéaire, ne peuvent franchir les portions sensiblement perpendiculaires du joint 10. Enfin, la forme, les dimensions (200 à 400 nm) et le poids (environ 30 kg) permettent le montage individuel des éléments par un homne, en les faisant se chevaucher les uns les autres et en les fixant à la structure 14 à console solidaire de l'enceinte 5. A cet effet, les éléments 8 peuvent être en forme de T (figure 3) et être disposés l'un en position droite et le suivant en position inversée.Ces éléments peuvent également avoir la forme de Z (figure 4)- Cornue représenté à la figure 2, une table roulante 15 porte plusieurs éléments 8 ; cette table 15, conportant un système de guidage à roulettes sur rails, peut coulisser dans une direction radiale par rapport à la couronne depuis une position fermée où les éléments sont appliqués contre la cuve 3 du réacteur, à une position ouverte où ces éléments sont dégagés de la couronne ménageant ainsi une ouverture pour l'accès à la cuve. Les éléments 8 sont obtenus par moulage d'un matériau riche en bore et en hydrogène coulé dans des coffrages 16 (figures 5, 6 et 7). On a représenté sur la figure 5 le coffrage correspondant à la réalisation d 'éléments en forme de T. Ce coffrage comprend une première ceinture métallique 17 ou enveloppe parallélépipédique sans fond posée sur un support 18 horizontal, une deuxième ceinture 19 fixée par soudage à la première, et des éléments 20 profilés en bois s'engageant dans les épaulements ouverts des deux ceintures assemblées. Un film 22 en matière plastique est appliqué entre les épaulements ouverts des ceintures et les éléments 20 profilés en bois. Un tube 24 cylindrique de hauteur égale à l'ensemble des deux ceintures 17, 19 est serré avec étanchéité par un écrou vissé sur une tige filetée 25 solidaire du support 18, de manière à réaliser un cylindre creux dans l'élément à mouler. Ce cylindre creux permet la fixation de 1 'élément 8 à la table roulante 15. L'ensemble est maintenu serré sur le support 18 par un système de mâchoires 26 appuyant sur la paroi supérieure de la première ceinture par l'intermédiaire d'éléments profilés 27 en bois. il suffit alors de couler la matière de moulage jusqu'au nîveau supérieur des ceintures, de laisser durcir, puis de démouler pour obtenir les éléments 8 qui serviront à composer l'écran selon l'invention. La figure 6 montre une variante du procédé de réalisation des éléments de l'écran, adaptée à la forme en Z des éléments. De façon analogue à la figure 5 le coffrage 16 est obtenue en serrant auec étanchéité deux ceintures métalliques 17 et 19 montées décalées l'une sur l'autre et fixées par soudage à leurs parois latérales parallèles. On pourra naturellement mouler plusieurs éléments 8 sur un même support 18 (figure 7), les moules étant serrés à une face du support sur un élément profilé en bois 20 et à l'autre face sur des cales 29 en bois. REN ICAIsO.t*E 1.- Ecran de protection destiné à être disposé, entre l'enceinte (5) en béton et la cuve (3) d'un réacteur nucléaire (2), au niveau de l'extrémité supérieure de la cuve (3), en vue de constituer une barrière aux rayonnements et particules, tels que neutrons rapides, susceptibles de s'échapper à travers l'intervalle annulaire subsistant entre la cuve (3) et l'enceinte (5), caractérisé en ce que ledit écran (6) est constitué par un assemblage} en forme de couronne, d'éléments (8) en un matériau apte à arrêter lesdits rayons et particules et présentant des épaulements (9) parallélépipédiques grâce auxquels chaque élément (8) chevauche l'élément suivant, les surfaces en chevauchement de deux éléments (8) adjacents formant un intervalle en forme d'escalier à portions sensiblement verticales et horizontales, aptes à arrêter la propagation directe et les réflexions desdites particules et rayonnements provenant de la source d'émission (1). 2.- Ecran de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments (8) de ladite couronne est monté coulissant sur des moyens de guidage (15) dans une direction radiale par rapport à la couronne, depuis une position fermée où ledit élément (8) est appliqué contre la cuve (3) du réacteur, et une position ouverte où il est dégagé de la courorne, ménageant une ouverture pour l'accès à la cuve. 3.- Ecran de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit mayen de guidage (15) est constitué par un système à roulettes montés sur rails. 4.- Ecran de protection selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits éléments (8) ont une section en forme de T et sont disposés l'un en position droite et le suivant en position inversée, de manière que les portions (9) saillantes des parties horizontales soient en chevauchement l'une sur l'autre. 5.- Ecran de protection selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits éléments (8) ont une section en forme de Z et sont disposés emboîtés les uns dans les autres, de manière que les portions saillantes (9) des parties horizontales soient en chevauchement 1 'une sur l'autre. 6.- Ecran de protection selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque élément (8) est idéalisé par moulage d'un matériau riche en bore et en hydrogène dans un coffrage (16) de forme appropriée. 7.- Ecran de protection selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ledit coffrage (16) est constitué par au moins deux enveloppes (17, 19) de forme parallélépipédique et dépourvues de fond, qui sont disposées de manière à constituer la forme de l'élément (8) et soudées l'une à l'autre. 8.- Procédé de réalisation des éléments (8) selon Itune des revendications précédentes, caractérisé en ce qutil consiste à disposer le coffrage (16) sur un plan horizontal, à obturer les ouvertures du coffrage qui sont tournées vers le bas et latéralement au moyen d'un film (22) étanche maintenu appliqué au moyen de cales (29) ou au moyen d'éléments profilés en bois (20) puis à couler la matière de moulage. 9.- A titre de produit industriel nouveau, élément (8) obtenu par la mise en oeuvre du procédé de réalisation selon la revendication 8.