Brevet FR2591020A1 — publié le 19870605

Dispositif pour la liaison anti-séismes entre le bas de pompe et la sphère d'une centrale nucléaire. La présente invention concerne un dispositif amortisseur anti- séismes pour les pompes primaires encastrées des réacteurs nucléaires et, plus particulièrement, un tel dispositif qui est destiné à limiter l'effet de pendule de ces pompes en cas de séisme. On sait que, dans les réacteurs nucléaires équipés de pompes primaires dites "encastrées" de grande hauteur, il est nécessaire, en cas de séisme, d'immobiliser la partie inférieure des pompes par rapport à la cuve du réacteur. Si l'on ne prenait pas cette précaution, les pompes pourraient subir des dégâts importants comme les effets néfastes dés à la flexion du corps de pompe, les dégâts apparaissant au niveau de la fixation de la pompe sur la dalle, et d'autres encore. Les dispositifs d'immobilisation qui sont prévus doivent réagir instantanément et sans intervention extérieure pour interdire tout déplacement important du bas de la pompe; Ces dispositifs doivent, en outre, permettre les déplacements relatifs des pompes et du sommier du réacteur qui résultent des dilatations thermiques différentielles horizontales et vertica- les entre la cuve et la dalle lors des montées en température du réacteur. Dans les surrégérateurs actuels, les pompes primaires sont posées sur la dalle par l'intermédiaire d'un anneau élastique ou d'un dispositif glissant, ces systèmes autorisant les - mouvements lents lors des dilatations thermiques différentielles- entre la dalle et la cuve: dans le cas d'un anneau élastique il se produit une inclinaison plus ou moins importante de l'axe de la pompe et, dans celui d'n dispositif glissant, un déplace- ment variable de l'axe vertical de la pompe, la liaison entre cette dernière et le sommier étant fixe lorsque la pompe est posée sur un anneau élastique, et une manchette articulée reliant la pompe à la cuve dans la solution comprenant un dispositif glissant. Pour leur part, les dilatations différentielles entre la cuve et la dalle dans le sens radial ou vertical sont autorisées par coulissement de la base de la pompe dansla liaison entre cette pompe et le sommier ou par modification de Sa longueur de la manchette articulée. O10 Le but de l'invention est de fournir un dispositif amortisseur antiséismes pour de telles pompes primaires encastrées dans les réacteurs nucléaires qui permette une fixation rigide de ces pompes primaires directement sur la dalle, ce qui fournit une solution nettement plus économique que celle des systèmes connus. Bien entendu, le dispositif amortisseur selon l'invention doit en outre permettre à la fois l'étanchéité hydraulique et le maintien ferme du bas des pompes pour éviter l'effet de pendule de ces dernières en cas de séisme. Selon l'invention, ce but est atteint grâce à un dispositif pour la liaison anti-séismes entre le bas de pompe d'une centrale nucléaire et ce que l'on appelle sa sphère, encore qu'elle puisse comporter des parties cylindriques, dispositif qui est caractérisé par le fait que le bas de pompe est muni extérieurement d'une bride logée avec un faible jeu axial et un jeu radial important dans une cuvette qui est fermée par un couvercle amovible et qui peut coulisser axialement avec un faible jeu dans la sphère munie d'une portion cylindrique à cet endroit, un dispositif amortis- seur radial étant monté entre la bride et la cuvette pour autoriser sans contrainte les déplacements lents de la bride par rapport à la cuvette et bloquer ces déplacements lorsqu'ils sont rapides, cependant que l'extrémité inférieure du bas de pompe comporte un collier extérieur qui, par l'intermédiaire d'un joint métallique, peut coulisser axialement sur une portée cy- lindrique solidaire de la paroi latérale interne de la sphère, des passages calibrés ménagés à la périphérie de la cuvette permettant une circulation contrôlée du fluide caloporteur du réacteur entre le bas de la pompe et la partie supérieure de l'espace compris entre ce dernier et la sphère. On comprend que ce dispositif autorise les déplacements lents du bas de pompe par rapport a la sphère dans le sens horizontal par glissement de la bride dans sa cuvette,et, dans le sens vertical, par coulissement dans la sphère de la cuvette et du collier de la partie inférieure du bas de pompe. En effet, les passages ménagés dans le joint du collier et à la périphérie de la cuvette font que le fluide qui baigne l'ensemble n'offre qu'une résistance pratiquement nulle aux déplacements axiaux ou verti- caux très lents, tels que ceux résultant, par exemple, des dila- tations thermiques différentielles. Il en est de même dans le sens horizontal puisque, comme cela a été dit plus haut, le dispositif amortisseur monté entre la bride et sa cuvette auto- rise sans contrainte les déplacements relatifs entre ces deux organes lorsqu'ils sont très lents. Dans une forme de réalisation avantageuse de la présente invention, le dispositif d'amortissement radial spécifié ci-dessus est cons- titué par une bague d'amortissement entourant la bride du bas de pompe en préservant le jeu important qui doit exister dans le sens radial entre cette bride et la cuvette, et, de préférence, cette bague présente des épaulements angulairement espacés de manière régulière qui sont par exemple au nombre de quatre à 90 l'un de l'autre, qui portent sur des surfaces correspondantes de la périphérie de la bride et/ou sur la paroi latérale interne de la cuvette et qui délimitent des chambres entre la bague et la bride et/ou entre la bague et la paroi de la cuvette. Dans le cas o la bague comporte quatre épaulements à 90 l'un de l'autre, et o ceux-ci sont alternativement ménagés à l'inté- rieur et à l'extérieur de la bague, on obtient deux paires de chambres diamétralement opposées, l'une intérieure et l'autre extérieure. De préférence,les épaulements en question se termi- nent par un méplat qui porte sur une surface plane correspon- dante de la paroi de la cuvette et/ou de la bride. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le dispositif amortisseur radial spécifié ci-dessus est consti- tué par une pluralité d'amortisseurs à fuite de fluide, par exemple au nombre de quatre, qui sont angulairement espacés de manière régulière et dont une extrémité s'appuie sur la paroi latérale interne de la cuvette et l'autre sur la périphérie de la bride. On comprend que la possibilité de déplacements horizontaux lents, 0l dûs par exemple aux dilatations thermiques différentielles, est assurée dans le premier cas par des fuites de fluide entre les diverses chambres de la bague d'amortissement, et, dans le second cas, par les passages de fuite prévus de manière classi- que dans les amortisseurs à fuite que l'on appelle couramment des "dashpots". Au contraire, les déplacements rapides résultant par exemple de séismes sont bloquées, du fait que le fluide ne peut pas se déplacer très rapidement à travers les passages très étroits et calibrés spécifiés ci-dessus. Bien entendu,il en est de même pour les déplacements verticaux, le fluide ne pouvant pas passer très rapidement à travers les passages prévus & la périphérie de la cuvette et dans le joint solidaire du collier entourant le bas de pompe. La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels: - La figure 1 montre une vue en coupe axiale du dispositif selon l'invention dans une première forme de réalisation; - La figure 2 est une vue en coupe partielle prise selon la ligne II-II de la figure l; et, - La figure 3 montre une vue en coupe axiale partielle d'une autre forme de réalisation du dispositif amortisseur selon la figure 1. Comme on le voit sur la figure 1, la partie basse 1 de la pompe qui n'a pas été représentée dans son ensemble est cylindrique de révolution autour d'un axe vertical 2 et, à une certaine distance de son extrémité inférieure, elle pré- sente sur sa périphérie, en une seule pièce avec elle, une bride annulaire 3 à section rectangulaire qui est montée dans une cuvette annulaire 4. fermée vers le haut par un couvercle 5 également annulaire qui en est rendu solidaire par des boulons ou des organes analogues dont seuls les axes 6 ont été repré- sentés, et qui entoure avec un jeu le bas de pompe 1. Une bague d'amortissement 8 cercle la bride 3 et son diamètre extérieur est largement inférieur au diamètre intérieur de la cuvette 4, qe qui autorise les déplacements horizontaux de la bride 3 solidaire du bas de pompe par rapport à la cuvette 4 qui peut coulisser avec un faible jeu dans un renfoncement cy- lindrique de la s#hère 7 et qui doit donc être considéré comme pratiquement solidaire de cette dernière dans le sens horizontal. Au contraire, dans le sens radial, le jeu entre la bride 3 et la cuvette 4 est très faible, de sorte que ces deux organes sont pratiquement solidaires l'un de l'autre dans ce sens. La bague 8 (voir la figure 2) comporte sur son bord extérieur deux épaulements 9 diamétralement opposés et terminés chacun par un méplat 10 qui s'appuie sur une portée plane en saillie sur la surface latérale interne de la cuvette 4, et, sur son bord intérieur, deux épaulements 11 diamétralement opposés et à des précédents terminés chacun par une portée plane 12 qui s'appuie sur un méplat ménagé sur la surface latérale externe de la bride 3, ce qui délimite entre la bague d'amortissement 8 et la cuvette 4 deux chambres sensiblement hémi-annulaires Cl et C2 diamétralement opposées l'une par rapport à l'autre, et, entre cette même bague 8 et la bride 3, deux chambres C3 et C4 identiques aux chambres Cl et C2, mais décalées de 90 par rapport à ces dernières. D'autre part, le bord intérieur de la cuvette 4 se prolonge vers le bas par une jupe cylindrique 13 évasée vers le bas en un tronc de c8ne 14 et terminée sur sa périphérie par un collier 15 2 591020 qui en fait partie intégrante et dont la surface extérieure présente une rainure annulaire munie d'un joint métallique 16. Ce dernier est comprimé contre une portée cylindrique 17 qui est reliée à la paroi interne de la sphère 7 par une couronne horizontale 18. Enfin, des plats-rainurés avec clavettes repré- sentés figure 2 empêchent toute rotation du dispositif amortis- seur. Dans cette installation, le fluide caloporteur qui est, par exemple, du sodium fondu, circule vers le bas dans la pompe (Flèche F1), et il peut remonter entre la sphère 7 et le bas de pompe 1 à travers des passages convenablement calibrés qui peuvent 8tre des orifices ou des rainures et qui sont ménagés dans le joint 16 (Flèche F2) et à la périphérie de la cuvette 4 (Flèche F3). Le fonctionnement de ce dispositif amortisseur est le suivant: les mouvements relatifs verticaux de la pompe dans la sphère 7 (Flèche F4) sont autorisés par coulissement du collier 15, lié à la pompe dans le sens horizontal, ainsi que cela a été dit plus haut, dans la jupe 17 solidaire de la sphère 7 et de la cuvette 4 dans le renfoncement cylindrique interne de cette sphère 7. Quant aux mouvements relatifs horizontaux entre la pompe et la sphère, ils sont réalisés par glissement de la bride annulaire 3 dans la cuvette 4 solidaire de la sphère dans le sens horizon- tal, avec un déplacement maximal possible d qui est égal à la différence entre les diamètres interne de la cuvette 4 et ex- terne de la bague d'amortissement 8. Lors de déplacements brusques dfis, par exemple, aux séismes,la liaison entre la pompe 1 et la sphère 7 comprime le fluide emprisonné entre cette dernière et la bague 8, du fait de l'ajustement des éléments en cause, ce qui communique à son tour un déplacement à la bague 8, le fluide n'ayant pas le temps de fuir entre ces éléments, contrairement à ce qui se passe dans le cas de déplacements lents résultant, par exemple de dilatations thermiques différentielles. La bague 8, en contact avec la pompe par l'intermédiaire de la bride 3, déplace à son tour le bas de pompe 1 dans la direction allant de Cl à C2. Toujours dans le cas de déplacements brusques, allant cette fois dans la direction de C3 à C4, la bague 8, en contact mécanique avec la liaison entre la pompe et la sphère, reçoit le déplace- ment directement de celle-ci. Ensuite, la bague 8 comprime le fluide confiné dans la chambre qui est située entre elle et la pompe, en communiquant ainsi son déplacement à cette dernière. Les chambres diamétralement opposées à celles qui sont comprimées subissent pour leur part une dépression et ajoutent leur effet amortisseur à celui des chambres qui sont comprimées. En cas de déplacement dans une direction quelconque, par exemple à 45 par rapport aux axes principaux, les chambres Cl, C2, C03 et C4 agissent simultanément. Enfin, lors des mouvements lents dûs aux dilatations thermiques dans un plan horizontal, les ajustements entre les divers éléments engendrent assez de fuites pour éviter les effets de compression et de dépression des chambres en question. Cette particularité permet les déplacements sans contrainte de la pompe par rapport à la sphère. Il en est de même pour les mouvements verticaux le fluide en écoulement lent pouvant traverser aisément les passages ménagés à la périphérie de la cuvette 4. Dans la variante représentée très partiellement sur la figure 3, sur laquelle les organes identiques à ceux des figures 1 et 2, ou jouant le même r8le, ont été affectés des mêmes repères, la bague d'amortissement 8 est remplacée par plusieurs dispositifs d'amortissement à fuites de fluide 20, au nombre de quatre par exemple, qui sont également connus sous le nom de "dashpots", qui sont équidistants entre eux et qui sont montés radialement entre la cuvette 4 et des cavités ménagées dans la bride 3. Ces dispositifs sont classiques et ils ne seront pas décrits ici de manière détaillée. On se contentera d'indiquer qu'ils comprennent notamment un cylindre 2l logé dans la cavité corres- pondante de la bride 3, un piston 22, une soupape d'alimentation de haute pression du corps du piston, le piston étant poussé vers l'extérieur du cylindre-21 en appuyant l'extrémité libre de ce piston sur la paroi latérale interne de la cuvette 4, et un ou des orifices ou rainures de fuite 23, le cylindre 21 et le piston 22 délimitant une chambre 24 qui, dans le cas présent, est remplie de sodium liquide, puisqu'elle débouche dans la cuvette 4 qui est pleine de ce fluide. Lors de déplacements brusques, dûs par exemple à des séismes, la liaison entre la pompe et la sphère comprime le sodium fondu contenu dans les chambres 24. Ce fluide n'ayant pas le temps de s'en échapper par les orifices ou rainures calibrées 23, les pistons 22 qui ferment les chambres 24 se trouvent pratiquement bloqués. En revanche, dans le cas de déplacements lents résultant de dilatations thermiques différentielles dans un plan horizontal, le fluide peut s'écouler à travers les orifices ou rainures 23, ce qui autorise sans contrainte les déplacements en question. La partie basse de la liaison entre le bas de pompe 1 et la sphère 7 est de meme conception que dans la forme de réalisation précédente. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la liaison anti-séismes entre le bas de pompe et la sphère d'une centrale nucléaire, caractérisé par le fait que le bas de pompe (1) est muni extérieurement d'une bride (3) logée avec un faible jeu axial et un jeu radial important dans une cuvette (4) qui est fermée par un couvercle amovible (5) et qui peut coulisser axialement avec un faible jeu dans lq sphère (7) munie d'une portion cylindrique à cet endroit, un dis- positif d'amortissement radial (8;20) étant monté entre la bride (3) et la cuvette (4) pour autoriser sans contrainte les dépla- cements lents de la bride (3) par rapport à la cuvette (4) et - bloquer ces déplacements lorsqu'ils sont rapides, cependant que l'extrémité inférieure du bas de pompe (1) comporte un collier extérieur (15) muni d'un joint métallique (16) qui peut coulis- ser axialement sur une portée cylindrique (17) solidaire de la paroi latérale interne de la sphère (7), des passages calibrés ménagés à la périphérie de la cuvette (4) permettant une circula- tion contrôlée du fluide caloporteur du réacteur entre le bas de pompe (1) et la partie supérieure de l'espace compris entre ce dernier et la sphère (7). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit dispositif d'amortissement radial est constitu6 par une bague d'amortissement (8) entourant la bride (3) liée au bas de pompe (1) en préservant un jeu important dans le sens radial entre cette bride (3) et ladite cuvette (4). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ladite bague (8) présente des épaulements (9; 11) angulairement espacés de manière régulière qui portent sur des surfaces correspondantes de la périphérie de la bride (3) et/ou de la paroi latérale interne de la cuvette (4) en délimitant des chambres (Ci à C4) entre la bague (8) et la bride (3) et/ou entre cette bague (8) et la cuvette (4). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que lesdits épaulements se terminent par un méplat (10, 12) qui porte sur une surface plane correspondante de la bride (3) et /ou de la cuvette. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que lesdits épaulements (9, 11) sont alternativement ménagés à l'intérieur et à l'extérieur de ladite bague (8). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que ladite bague (8) comporte quatre épaulements (9, 11) à 90 l'un de l'autre, alternativement à l'intérieur et à l'extérieur de la bague. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit dispositif d'amortissement radial est constitué par une pluralité d'amortisseurs à fuite de fluide (20), ou "dashpots", qui sont angulairement disposés de manière régulière et dont une extrémité s'appuie sur la cuvette (4) et l'autre sur la bride (3). 8.. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que lesdits amortisseurs (2) sont au nombre de quatre. - 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7et 8, caractérisé par le fait que les cylindres (21) desdits amortisseurs sont loués, au moins partiellement, dans des cavités ménagées dans ladite bride (3).