Brevet FR2574975A1 — publié le 19860620

OBTURATION DU CIRCUIT PRIMAIRE DE REACTEURS NUCLEAIRES DEPUIS LES GENERATEURS DE VAPEUR La présente invention a pour objet une méthode et un,dispositif d'obturation de haute sécurité destine a obturer temporairement les canalisations primaires des générateurs de vapeur (GV) des centrales nucleaires, pour isoler la botte à eau dans laquelle il convient d'intervenir pour contrôle, surveillance ou encore pour réparation. La methode concerne la fixation d"'attaches" à l'intérieur de la botte à eau du générateur de vapeur, la preparation de surface du générateur de vapeur pour la rendre apte à l'application d'un joint d'étanchéité, les outils par lesquels ces Operations seront réalisées en semi-automatique. Le dispositif de mise en oeuvre du procédé comprend un obturateur (tape) avec ses moyens de clampage originaux, un anneau d'appui et-un joint particuliers. L'une des techniques actuellement utilisée consiste à venir visser une tape sur une bride soudée sur la botte à eau (bol) du GV, tape qui vient écraser un joint d'étanchéité circulaire plat. Cette tape est vissée soit manuellement, sinon par un dispositif automatique. Au fil des manoeuvres, ces filetages se-détériorent, leur réfection est coûteuse en doses de rayonnement reçues par le personnel d'intervention. Dans les générateurs de vapeur dépourvus d'une telle bride de fixation et d'étanchéité, on a été conduit dans certains cas à usiner des logements dans la paroi du GV, dans lesquels seront introduits des doigts de fixation reprenant les efforts exercés sur la tape. La présente invention propose une méthode qui est applicable à l'ensemble des générateurs de vapeur existants. Elle apporte un dispositif de haute fiabilité qui n'est pas susceptible d'une brêche ou d'une rupture soudaine. Dans ce qui suit l'invention est exposée plus en détail à l'aide de dessins représentant certains modes de réalisation et de mise en oeuvre. La figure 1 situe la botte à eau des échangeurs de vapeur des réacteurs à eau pressurisée. Les figures 2 et 3 sont relatives à la conception mécanique des éléments de la tape et leur fixation sur un type de bride existant dans certains GV à l'orifice des tubulures primaires. La figure 4 montre le détail d'accostage de la tape sur la bride, et la portée d'étanchéité du joint. La figure 5 schématise la cinématique de montage d'une tape d'obturation sur une bride. Enfin, les figures 6 et 7 se rapportent au montage d'une tape placée sur des attaches soudées dans la boite à eau des GV dépourvus de bride, où le dispositif d'étanchéité#s'appuie sur une bride amovible de substitution; et aux appareillages de préparation du bol pour recevoir ces attaches soudées. La botte à eau, ou bol (fig.la,b) à la partie inférieur d'un GV est une demi-sphère formée de deux chambres 901, 902 séparées par une plaque verticale 903 , elle est surplombée d'une plaque tubulaire 904. Chaque chambre possède deux ouvertures: le trou d'homme 905, d'accès, de diamêtre 400mu et la tubulure primaire 906 de diamêtre 800mm environ. Sur certains types de GV, une bride circulaire 907 est soudée à l'intérieur du bol au débouché de cette tubulure, en attente de la pose d'un dispositif d'obturation. Les sollicitations mécaniques auquelles est soumis l'obturateur correspondent å une différence de pression de l'ordre de deux bars en statique soit un effort de 10 tonnes environ sur la tape d'obturation, et éventuellement de cinq bars en cas de phénomènes transitoires hydrodynamiques. Pour la fixation, nous avons écarté la pose de vis ou de boulons car c'est une opération longue, s'accompagnant de risques de détérioraton des filetages, et nous avons choisi un systeme de verrouillage rapide sur des pièces spéciales fixées définitivement sur les brides quand elles existent, ou directeient soudées sur le bol GV. De plus, comme un systeme de verrouillage simple se combine mal avec une étanchéité réalisée par un joint serré sur la bride ou la surface du bol, et d'ailleurs peu adaptée à une pression de 5 bars; nous avons adopté un joint gonflable dont l'action est indépendante de la fixation de la tape, et qui assurera sans difficulté l'étanchéité à 5 bars. La structure de la tape se décompose en cinq éléments rigides dont les dimensions sont choisies de manière à permettre une introduction facile par le trou d'homme avec un poids élémentaire faible d'une douziane de kilogs. Chaque élément, en commençant par l'élément central, est positionné sur les pièces spéciales en attente dans le bol, à savoir des tourillons fixés sur les brides ou des attaches soudées sur la paroi du GV, pour former un ensemble qui sera verrouillé par une seule commande. Description de la tape venant sur une bride (figures 2 et 3): Cette tape comprend donc un élément central 920 verrouillé sur deux tourillons 921 diamétralement opposés, deux éléments intermédiaires 922 placés de part et d'autre qui se verrouillent chacun sur quatre tourillons 921, et enfin deux éléments extérieurs 923 verrouillés chacun sur quatre tourillons, qui viennent compléter le cercle. Ces éléments ou caissons se composent d'une bride extérieure 924 formant une portion de cercle, d'une plaque supérieure évidée 925 soudée sur la bride, d'une plaque 926 formant fond et reliée à la plaque supérieures par des plats de forme circulaire 927 et 928, et deux plats de bordure 929. Chaque élément comporte deux poignées pour en faciliter la manutention. Les tourillons 921 comportent une tête de forme conique pour faciliter le positionnement des éléments de tape, avec une rainure circulaire 930 dans laquelle vient s'engager un verrou 931. Pour chacun des cinq éléments de la tape, le système de blocage comporte un levier central basculant 932 qui passe de la position verrou fermé (élément central sur la figure 2) à la position verrou ouvert; le maintien dans chacune des deux positions est assuré par un ressort 933. Sur l'élément central 920, ce levier commande deux poussoirs 934 portant en bout chacun un verrou 93-1 qui vient s'engager dans la rainure 930 d'un tourillon 921. Pour les quatre autres éléments, le mécanisme comporte des balanciers 935 permettant de commander deux verrous à la fois de chaque côté. Une seule commande centrale sert à engager les verrous 931 dans les tourillons 921 (figure 3). Sur chaque axe de rotation des leviers de commande 932 est claveté un levier 936. commandant deux poussoirs 937 et 938 par deux ergots 941. Chacun de ces poussoirs coulisse dans deux alésages 939 et 940, et est réglé de manière à affleurer de chaque côté d'un élément de tape lorsque le verrou est en position dégagée afin de ne pas en gêner la pose et la dépose. De cette façon, il suffit d'actionner le levier central au moyen d'une clef ou éventuellement d'un vérin pneumatique pour faire pivoter les cinq leviers simultanément et engager les 18 verrous. Le joint d'étanchéité circulaire (figure 4} se compose d'un disque 950 couvrant la face inférieure de la tape assemblée, d'un cordon gonflable 951 assurant l'étanchéité, et d'un anneau plat 952 pour son positionnement sur la bride. Le disque 950 assure simplement l'étanchéité de l'assemblage des éléments de tape. Le cordon gonflable, en réaction sur la bride 924 et le plat extérieur 927 de la tape, vient en appui sur la face interne de la bride 907 du bol GV. Enfin, l'anneau 952 est coincé entre la façe supérieure de la bride 907 du GV et la bride 924 de la tape. Cette disposition assure en pratique une sécurité en cas de défaillance du joint gonflable, l'anneau 952 du joint serrée sous la tape limitera le débit de fuite, évitant une inondation brutale. Cinématique de mise en place (figure 5): Le joint est préalablement fixé sur l'élément central 920 de la tape, puis roulé en accrochant les deux extrémités du joint -l'un sur l'autre, constituant ainsi un ensemble qui est introduit par le trou d'homme et mis en place en une seule opération. La tétine de gonflage est fixée sur cet élément 920. Lorsque l'élément central est en place sur ses deux tourillons 921, il suffit de dégager l'attache du joint qui se déroule pour se positionner sur la bride 907. L'anneau 952 est engagé sur les pions de fixation. Les autres éléments 922 et 923 de la tape sont ensuite placés pa#r rapport à l'élément central, avant d'actionner la commande centrale 932 de verrouillage sur les tourillons. Cette mise en place terminée, l'opérateur sort du bol GV, et le joint est gonflé de l'extérieur. Méthode et dispositif d'obturation pour un GV sans bride 907 (figures 6 et 7): En cas d'absence de bride, on viendra souder des "attaches" 961 sur le revetement inox 971 du bol et on meulera une surface 970 qui-servira d'appui au joint d'étanchéité 951. Pour ce faire, un gabarit circulaire 975 (figure 7) est positionné manuellement sur le bol au débouché de la tubulure primaire, et il y- est fixé provisoirement par quelques points de soudure. Il comprend 18 logements 972 (à la place des 18 tourillons 921) contenant des cales de mesure servant à ajuster la hauteur des attaches définitives 961 en fonction de la géométrie du bol GV. Ces attaches ,sont préparées en atelier puis échangées manuellement avec les cales; elles sont soudées sur le revetement inox. Le gabarit sert également dez chemin de roulement sur lequel est placée une poutre 973 automotrice 976- portant soit une tête de soudage des attaches, soit une meuleuse 974 pour usiner sur le bol la portée 970 du joint gonflable d'étanchéité. Ces opérations terminées, le gabarit est évacue, et ne subsiste dans le bol que les attaches soudées. Pour la mise en place d'une tape d'obturation sur ces attaches, on utilise au préalable un anneau amovible 960 de supportage du joint gonflable. L'anneau amovible 960, (figure 6), introduit replié par le trou d'homme, est positionné sur les attaches 961. Le joint gonflable et les éléments de la tape d'obturation sont ensuite mis en place comme précédemment. Sur la figure 6, les attaches sont figurées ici comme des plaques métalliques dressées, comportant une lumière 962 dans laquelle se glisse un pêne 963, variante du verrou 931 sur le tourillon 921 pour la tape précédente. Le dessin du joint est légèrement différent de manière à ce que le cordon gonflable 951 prenne appui la fois sur l'anneau 960 et sur la portée usinée sur le bol. De plus, cet anneau possède un joint de semi-étanchéité 964 qui s'applique sur le bol. Ainsi, la tape verrouillée sur les attaches assure une première étanchéité en écrasant le joint 964 de l'anneau amovible sur le bol et le disque 952 du joint gonflable sur l'anneau. Cette disposition assure donc, comme la précedente, une sécurité en cas de défaillance du cordon gonflable 951, en évitant une inondation brutale. REVENDICATIONS: 1. Méthode d'obturation du circuit primaire de réacteurs nucléaires à eau pressurisee destinée à isoler le générateur de vapeur (GV), où l'étanchéité est assurée par un joint gonflable, caractérisée en ce que: - des pattes 961 ("attaches") sont préalablement soudées dans le bol autour de la tubulure du circuit primaire, - le revètement en acier inox 971 de la surface du bol est meulé de façon à offrir une portée convenable 970 pour un joint d'étanchéité 951. 2. Obturateur (tape) conçu en plusieurs#éléments résistants, assemblés dans la boite à eau, caractérisé par: - un joint d'étanchéité 950 fixé sur l'élément central 920, recouvrant complètement la tape après juxtaposition des éléments résistants 922 et 923, - des pênes 934 solidaires de chaque élément, qui verrouillent ces éléments dans les attaches, et reprennent les efforts exercés sur la tape, - une commande unique 932 entraînant simultanément la manoeuvre de tous les pênes. 3. Joint gonflable d'étanchéité selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte - une lèvre (anneau) 952 s'appuyant sur une couronne circulaire 907 ou 960, assurant une semi-étanchéité en cas de dégonflage accidentel du joint, - des orifices dans lesquels s'engagent les pattes 961 ou les pions 921 fixes sur le bol, servant à positionner le joint et à éviter son aspiration; - un cordon gonflable annulaire 951 venant faire étanchéité sur la surface du bol, - un disque 950 couvrant toute la surface inférieure de la tape. 4. Anneau amovible 960 de supportage du joint selon les revendications lt 2 et 3, caractérisé en ce qu'il s'engage sur les pattes de fixation 961, possède un joint de semi-étanchéité 964 portant sur la paroi du GV, et possède une face plane supérieure sur laquelle s'appuit le joint, et où sa face cylindrique interne sert d'appui au cordon gonflable 951. 5. Dispositif de fixation des attaches selon 1, caractérisé en ce qu'il comprend un gabarit (couronne) 975 de positionnement des attaches 961, des cales de mesures permettant d'ajuster la hauteur des attaches à la géométrie du bol, et une poutre 975 automotrice 976 porte-outils se déplaçant sur la couronne pour le soudage des attaches ou le meulage 974 d'une portée d'étanchéité 970 sur le bol. 6. Bride 907 soudée sur le GV, permettant la mise en place de l'obturateur selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle possède des pions 921 de fixation servant de serrures pour les penes 931 de l'obturateur 924.