Brevet FR2595668A1 — publié le 19870918

DISPOSITIF D'OBTURATION D'UN ORIFICE A L'INTERIEUR D'UNE ENCEINTE ACCESSIBLE SEULEMENT PAR UN AUTRE ORIFICE DE DIMENSIONS INFERIEURES A CELLES DE L'ORIFICE A OBTURER La présente invention, réalisée dans le cadre d'une participation avec Electricité de FRANCE, concerne un dispositif d'obturation d'un orifice à L'intérieur d'une enceinte accessible seulement par un autre orifice de dimensions inférieures à celles de l'orifice à obturer. L'invention s'applique notamment à L'obturation d'orifices circulaires d'arrivée ou de départ de fluide caloporteur dans L'échangeur primaire de chaleur d'une centrale nucléaire, cet échangeur primaire comportant au moins un orifice d'accés ou de visite dont les dimensions sont inférieures à celles de l'orifice d'arrivée de fluide caloporteur. On sait que dans une centrale nucléaire, pour des raisons de maintenance, il est parfois nécessaire de retirer les éléments combustibles du coeur du réacteur. Lorsque ces éléments combustibles sont retirés, la piscine peut être partiellement vidée et il en résulte que L'échangeur de chaleur primaire qui est en relation avec le coeur du réacteur se trouve lui aussi vidé de L'eau qu'il contient. On en profite alors pour inspecter cet échangeur et notamment pour inspecter les tubes en U montés sur une plaque tubulaire, à l'intérieur de L'échangeur, vers la base de celui-ci. D'une façon générale, dans une centrale elec- trique nucléaire, L'énergie est prod-uite à partir d'un fluide primaire qui est.chauffé à l'intérieur du réacteur. Ce fluide primaire est par exemple de L'eau sous pression qui cède sa chaleur, à L'intérieur de l'échan- geur primaire, à un fluide secondaire qui est vaporisé. La vapeur produite permet d'entraîner un groupe turbo alternateur fournissant L'énergie électrique L'E-chan- geur primaire de chaleur, ou générateur de vapeur comporte une enceinte cylindrique qui contient un faisceau de tubes en U de circulation du fluide primair. Le fluide secondaire entoure les tubes en U et se vaporise à Leur contact. Les tubes en U sont montés sur une plaque tubulaire située vers la base de l'enceinte cyLindrique de L'échangeur primaire. Ils débouchent dans un fond hémisphérique de cette enceinte. Ce fond est séparé en deux chambres par une cloison. Le fluide primaire arrive dans une chambre, d'un côté de la cloison, et ressort par L'autre chambre, de L'autre côté de tette cloison. Ces deux chambres sont reliées à des-conduits d'arrivée et d'évacuation du fluide primaire. Ces conduits débouchent dans des orifices réalisés dans chacune des chambres. Ces orifices ont un diamètre im- portant. IL est périodiquement nécessaire, pour des raisons de maintenance, d'accéder à L'intérieur du fond du générateur, notamment pour inspecter t'état des tubes en U.Il est donc prévu dans le fond hemisphér-i- que de l'échangeur primaire un orifice d'accès qui permet juste le passage du technicien revêtu d'une combinaison de protection contre la contamination. Il est évident que le temps de séjour du technicien dans le fond de L'échangeur primaire doit être réduit au ma-xi- mum. Pendant ces opérations de maintenance, le circuit de circulation du fluide primaire est arrêté afin d'éviter toute arrivée d'eau dans le fond du gënéra- teur.L'orifice par lequel débouche la canalisation de fluide primaire dans l'échangeur, présente un diametre important ; il faut éviter tout risque de chute de l'opérateur ou d'outils dans la canalisation de fluide primaire ; notamment pour ces raisons, cet orifice doit être obturé le plus rapidement possible, pour éviter toute gêne du technicien de maintenance et pour permettre, lorsque les éléments combustibles ont été remis en place dans le coeur du réacteur, un remplissage partiel de La piscine. Cette obturation évite l'arrivée d'eau contaminée dans l'échangeur, au cours de la maintenance. La figure 1 permet de mieux comprendre les problèmes de maintenance qui viennent d'être décrits. Cette figure représente schématiquement et en coupe le coeur 1 du réacteur d'une centrale nucléaire ainsi que l'un des échangeurs 2 de chaleur primaire. Le coeur du réacteur contient des éléments combustibles 3. En cours de fonctionnement, le coeur est fermé par un couvercle 4 qui peut être déplacé en 5 pour des opérations de maintenance et notamment pour des opérations d'échange de barres de contrôle 6. Lors de ces opérations, les éléments combustibles sont retirés du coeur du réacteur, grâce à un pont roulant 7 surmontant la piscine 8 remplie d'eau ; ils sont stockés en 9. La cuve 10 du réacteur est reliée, par un circuit hydraulique 11, 12, 13, muni d'une pompe 14, à l'échangeur primaire 2. Le conduit Il amène L'eau à haute température, de la cuve 10, vers l'échangeur 2.Cet échangeur est muni de tubes 15, en forme de U, qui débouchent dans une plaque tubulaire 16 située à la base de l'échangeur, le fond de l'échangeur présente une forme hémisphérique 17 , il est séparé en deux parties par une cloison 18. Le fluide provenant de la cuve 10 est amené à la base de L'échangeur, d'un côté de la cloison 18, par le conduit 11 qui débouche dans cette partie hémisphérique, par un orifice 19. Le fluide ayant parcouru les tubes 15 en U retourne vers la cuve par les conduits 12, 13, La circulation de ce fluide étant assurez par la pompe 14. C'est précisément dans la partie hémisphérique 17 de L'échangeur 2 qu'un technicien doit s'introduire pour 1inspecter l'état des tubes en U. Cette opération est bien entendu effectuée, lorsque pour des opérations de maintenance, on arrête la circulation du fluide dans L'échangeur et que celui-ci est vidé de l'eau qu'il contient par diminution du niveau d'eau dans La piscine 8. Le technicien chargé de la maintenance s'introduit dans la partie hémisphérique 17 de L'échangeur, par un orifice de visite 20 dont les dimensions sont bien in férieures à celles de l'orifice 19 d'arrivée du fluide primaire.La première tâche du technicien sera de placer sur L'orifice 19 un dispositif 21 d'obturation ; comme on l'a expliqué plus haut, ce dispositif permet d'éviter toute chute dans le conduit 19 et permet également une remontée du niveau d'eau dans la piscine 8 au cours du déroulement des opérations de maintenance dans le coeur du réacteur. On a aussi représenté sur cette figure, des conduits 22, 23 reliés à L'échangeur secondaire (non représenté) ; le fluide de cet échangeur secondaire entoure les tubes en U de L'échangeur primaire. Le dispositif 21 qui permet d'obturer l'ori- fice 19 de fortes dimensions, doit être introduit par le technicien de maintenance, par L'orifice 20 de visite, de dimensions inférieures à l'orifice 19. Il existe un dispositif d'obturation qui comporte un ou pLusieurs panneaux repliables de manière à pouvoir être introduit par L'orifice de visite 20. Après introduction dans l'échangeur, ces panneaux sont ensuite dépliés pour former un couvercle permettant d'obturer L'orifice 19. Ce dispositif vient prendre place sur une portée située sur le pourtour de l'orifi- ce 19. Ce type de dispositif est généralement assez lourd et difficile à mettre en place. Il comporte généralement un joint sur son pourtour, ainsi qu'aux emplacements des charnières entre les différents panneaux, pour maintenir L'étanchéité du couvercle Lorsque les panneaux sont dépliés. Sa mise en place est difficile, car ce dispositif est Lourd et qu'il est généralement fixé sur le pourtour de l'orifice 19, au moyen de vis très nombreuses. A la difficulté de mise en place s'ajoute aussi le fait que cette mise en place est très longue.Des dispositifs de ce type sont par exemple décrits dans les brevets français nO 2340489 et 2554208. Pour accélérer le vissage des boulons permettant de maintenir ces dispositifs, il est même prévu des machines spéciales coûteuses, dont la mise en oeuvre est compliquée. L'une de ces machines est par exemple décrite dans Le brevet français ne2415515. Ces dispositifs connus ont aussi pour inconvénient de nécessiter des moyens de renfort des charnières qui doivent souvent être mis en place après fixation des panneaux sur le pourtour de L'orifice à obturer. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et notamment de réaliser un dispositif d'obturation d'un orifice à L'intérieur d'une enceinte, accessible seulement par un autre orifice de dimensions inférieures à celles de L'orifice à obturer ; le dispositif de l'invention est leger, de mise en place et de fixation très rapides et présente des charnières ne necessitant pas de renfort tout en assurant une étanchéité parfaite. Llinvention a pour objet un dispositif d'obturation d'un orifice à l'intérieur d'une enceinte accessible seulement par un autre orifice de dimensions inférieures à celles de L'orifice à obturer, le pourtour de l'orifice à obturer comprenant une portée d'appui du dispositif, ce dispositif comportant au moins deux panneaux articulés entre eux par des charnières solidaires d'une des deux faces de chaque panneau et réalisées dans une couche d'un matériau étanche et souple, ces panneaux étant repliés vers les faces portant les charnières pour permettre le passage du dispositif dans L'orifice de dimensions inférieures, les panneaux étant ensuite dépliés pour venir prendre appui sur ladite portée, caractérisé en ce que les parties des panneaux, situées en regard, au voisinage des charnières, forment un assemblage de type tenon-mortaise, ces parties en regard, ainsi que le pourtour des panneaux au voisinage de ladite portée, sur les faces portant les charnières, étant recouverts d'une couche dudit matériau étanche et souple, les couches formant les charnières et recouvrant les parties en regard ainsi que le pourtour des panneaux étant réunis de façon étanche, chaque panneau étant muni de moyens amovibles permettant de maintenir Le dispositif en appui sur ladite portée. Selon une autre caractéristique, le dispositif comprend en outre des moyens de verrouiLLage empêchant les panneaux de se replier après leur mise en place dans l'orifice à obturer. Selon une autre caractéristique, chaque panneau présente une structure dite en nid d'abeilles, chaque face des panneaux étant recouverte d'au moins une couche étanche d'un matériau rigide. Selon une autre caractéristique, ladite couche étanche de matériau rigide est une couche de fibres de carbone. Selon une autre caractéristique, la structure en nid d'abeilles est remplie sur Le pourtour de chaque panneau, par un matériau de renfort. Selon une autre caractéristique, l'un des panneaux comporte un moyen d'accrochage de ce panneau sur ladite portée. Les caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1, déjà décrite, représente schématiquement et en coupe le coeur d'un réacteur nucléaire associé à un échangeur primaire dans lequel intervient le dispositif de L'invention ; - la figure 2 représente schématiquement un dispositif conforme à L'invention mis en place pour obturer L'orifice d'arrivée d'un fluide caloporteur dans L'échangeur primaire d'une centrale nucléaire ; - la figure 3 représente schématiquement et en coupe transversale une partie du dispositif d'obturation conforme à l'invention ; - la figure 4 représente schématiquement une vue de dessus d'un dispositif conforme à l'invention. La figure 2 représente schématiquement une vue latérate du dispositif 21 conforme à l'invention permettant t'obturati-on de L'orifice 19 d'arrivée de fluide caloporteur dans l'échangeur thermique primaire 2. On a aussi représenté sur cette figure, la plaque tubulaire 16 de fixation des tubes en U 15. Le pourtour 25 de L'orifice 19 à obturer comprend une portée d'appui 26 constituée par exemple par une couronne soudée sur le portour 25 de l'orifice 19. Le dispositif comporte au moins deux panneaux articulés entre eux par des charnières. Dans le mode de réalisation représenté en exemple sur cette figure, le dispositif comprend trois panneaux 27, 28, 29 articulés entre eux par des charnières 30, 31 qui seront décrites plus loin en détail. Ces charnières sont solidaires de L'une des faces de chaque panneau.C'est ainsi par exemple que la charnière 30 est solidaire des faces 32, 33 des panneaux 27, 28, et que la charnière 31 est solidaire des faces 33, 34 des panneaux 28, 29. Ces charnières sont réalisées dans une couche d'un matériau étanche et souple tel qu'un élastomère par exemple. La mise en oeuvre du dispositif 21 peut être effectuée de la façon suivante : le dispositif étant amené dans le fond de l'échangeur 2, un des volets est déplie et solidarise avec le panneau central par Les moyens de verrouillage 51. Le dispositif est alors introduit dans la tubuLure 11 par L'orifice de visite 20 de la figure 1, Le troi sième volet est déplié et soLidarisé au panneau central. Le dispositif déployé vient ensuite prendre appui sur la portée 26.Le dispositif comprend aussi dans Les parties des panneaux situées en regard et au voisinage des charnières des assemblages 36, 37, de type tenonmortaise. Ces parties en regard, ainsi que le pourtour des panneaux, au voisinage de La portée 26, sur La face portant les charnières, sont recouvertes d'une couche du matériau étanche et souple. Les couches de ce matériau recouvrent, comme on Le verra plus loin en détaiL, Les parties en regard des panneaux ainsi que Le pourtour de ceux-ci. Les couches qui forment les charnie- res, qui recouvrent les parties en regard des panneaux, ainsi que le pourtour de ces panneaux, sont réunis de façon étanche, par exemple par colLage. Chaque panneau est muni de moyens amovibles tels que 38, 39, qui permettent de maintenir le dispositif en appui sur la portée 26. Ces moyens amovibles comprennent par exemple un loquet 40 pouvant pivoter autour d'un axe 41 muni d'un ressort 56. Cet axe est solidaire du panneau correspondant, de manière élastique, grâce au ressort 56. Le pivotement de chaque loquet 40 permet d'assurer la fixation du dispositif 21 sur la portée 26. La flèche P indique la pression que subit le dispositif lorsque te niveau de L'eau dans la piscine 8 atteint une hauteur supérieure à celle de l'orifice 19. L'assemblage de type tenon-mortaise réalisé dans les parties en regard des différents panneaux permet d'assurer une bonne rigidité du dispositif lorsque celui-ci est mis en place sur la portée 26 et que tous les loquets 40 ont été basculés pour maintenir ce dispositif sur cette portée. La disposition des panneaux permet une obturation autoclave, c'est-à-dire que La pression du fluide tend à appliquer Les panneaux sur la portée 26, l'introducteur des panneaux s'effectuant du côté opposé à la portée 26. La figure 3 est une coupe schématique transversale des panneaux 27, 28, 29, au voisinage des charnières 30, 31. Cette figure montre mieux l'assemblage (de type tenon-mortaise) des parties en regard et des panneaux. Les charnières sont constituées par des couches 40, 41 de matériau étanche et souple qui sont collées sur L'une des faces de chaque panneaux correspondant. Des couches 42, 43 sont également collées sur les parties des panneaux qui forment l'assemblage de type tenon-mortaise. Ces couches sont réunies de façon étanche à la couche formant la charnière correspondante, par exemple par collage. Chaque panneau présente une structure dite en nid d'abeilles, telLe que représentée en 44 sur la figure. Chaque face des panneaux est recouverte d'au moins une couche étanche d'un matériau rigide. C'est ainsi par exemple que les deux faces de chaque panneau sont recouvertes d'une ou plusieurs couches 45, 46 d'un matériau rigide tel que des fibres de carbone par exemple. Au voisinage du pourtour de chaque panneau la structure en nid d'abeilles est remplie par un matériau de renfort comme représenté en 47, 48 sur la figure. La figure 4 représente schématiquement et en vue de dessus, un dispositif conforme à l'invention. On distingue mieux sur cette figure les moyens amovibles 39 de fixation, qui permettent, par pivotement de maintenir le dispositif 21 sur la portée 26. Les nids d'abeilles sont représentés en 28, tandis que les parties renforcées de ces nids d'abeilles, sur le pourtour de chaque panneau, sont représentées en 47, 48. On distingue aussi sur cette figure, sur tout le pourtour du panneau, un joint étanche 49 constitué par une couche de matériau étanche et souple identique par exemple à celui qui constitue les charnières 30, 31. Cette couche qui forme le joint 49 est reunie de façon étanche, par collage par exemple, aux charnières 30, 31. Le dispositif comprend aussi des moyens de verrouillage 50, 51 qui empêchent les panneaux 27, 28, 29 de se replier après leur mise en place dans L'orifi- ce à obturer. Ces moyens de verrouillage sont constitues par exemple par des targettes. Enfin, le dispositif comporte un moyen d'accrochage 52 (également représenté sur la figure 4) solidaire de l'un des panneaux et qui permet d'accrocher ce panneau sur La portée 26, Lors de La mise en place du dispositif dans L'orifice 19. Ce moyen d'accrochage est en fait destiné à faciliter la mise en place du dispositif en regard de l'orifice à obturer. En effet, lors de cette mise en place, il suffit d'accrocher le panneau 28 sur la portée 26 grâce au moyen 52. Ensuite, les loquets 40 sont basculés pour permettre l'accrocha- ge définitif du dispositif. Les manipulations peuvent être facilitées par des poignées 53, 54, 55. Le dispositif qui vient d'être décrit permet bien d'atteindre les buts mentionnés plus haut : il est léger, sa mise en place est rapide et facile et il assure une étanchéité parfaite lorsque le fluide remplit le conduit qui débouche dans L'orifice à obturer, avec une grande sécurité grace à son obturation en autoclave. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'obturation d'un orifice (19) à l'intérieur d'une enceinte (2) accessible seulement par un autre orifice (20) de dimensions inférieures à celles de L'orifice (19) à obturer, le pourtour de L'orifice à obturer comprenant une portée (26) d'appui du dispositif (21), ce dispositif comportant au moins deux panneaux (27, 28, 29) articulés entre eux par des charnières (30, 31) solidaires d'une des deux faces de chaque panneau et réalisées dans une couche d'un matériau étanche et souple, ces panneaux étant repliés vers les faces portant les charniéres pour permettre le passage du dispositif dans l'orifice de dimensions inférieures, les panneaux étant ensuite dépliés pour venir prendre appui sur ladite portée (26), caractérisé en ce que les parties (42, 43) des panneaux, situées en regard au voisinage des charnières, forment un assemblage de type tenon-mortaise, ces parties (42, 43) en regard ainsi que le pourtour des panneaux au voisinage de ladite portée sur les faces portant les charnières, étant recouverts d'une couche (49) dudit matériau étanche et souple, les couches formant les charnières (30, 31) et recouvrant tes parties (42, 43) en regard ainsi que le pourtour (49) des panneaux étant réunis de façon étanche, chaque panneau étant muni de moyens amovibles (39) permettant de maintenir le dispositif (21) en appui sur ladite portée (26). 2. Dispositif selon La revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de verrouillage (50, 51) empêchant les panneaux de se replier après leur mise en place dans l'orifice (19) à obturer. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte trois panneaux (27, 28, 29), deux de ces panneaux étant verrouillés par lesdits moyens de verrouillage (50, 51) avant la mise en place dans L'orifice (19) à obturer. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les panneaux sont introduits dans l'orifice (19) par le côté opposé à ladite portée (26). 5. Dispositif selon La revendication 1, caractérisé en ce que chaque panneau présente une structure (44) dite en nid d'abeilles, chaque face des panneaux étant recouverte d'au moins une couche étanche (45, 46) d'un matériau rigide. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérise en ce que-ladite couche étanche de matériau rigide est une couche de fibres de carbone. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la structure en nid d'abeilles est remplie, sur le pourtour de chaque panneau, par un matériau de renfort (48). 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un au moins des panneaux, comporte un moyen d'accrochage (52) de ce panneau sur ladite portee (26). 9. Application du dispositif conforme à L'une quelconque des revendications 1 à 8, à l'obturation autoclave d'un orifice.