Brevet FR2603130A1 — publié le 19880226

RADIER POUR ENCEINTE DE CONFINEMENT DE REACTEUR NUCLEAIRE DESCRIPTION La présente invention a pour objet une nouvelle 5 conception de radier pour enceinte de confinement de réacteur nucléaire. Les enceintes de confinement utilisées dans l'industrie nucléaire se composent en principe d'un dôme qui surmonte une jupe cylindrique en appui sur un radier. Elles sont constituées d'une peau intérieure en acier doux qui a pour but d'assurer l'étanchéité, et qui est entourée d'une enveloppe de béton qui assure la résistance d'ensemble. Les sollicitations subies par les enceintes sont en effet nombreuses et importantes. Le radier supporte le poids des équipements et des structures internes, 15 telles que la cuve, les générateurs de vapeur, le circuit primare et les pompes. La jupe et le dôme doivent quant à eux subir les efforts classiques des constructions de génie civil, teks que ceux créés par le vent, et de plus doivent être d.mensionrnés aux événements catastrophiques tels que les séismes 20 et les ruptures de circuit sous pression qui auraient pour effet l'et:alissement d'une surpression importante à l'intérieur de l'enceinte. Ce dernier événement en particulier obligerait l'er:einte de confinement à travailler en traction, ce qui n'est pas souhaitable dans le cas du béton. C'est pourquoi on emploie 25 des familles de cibles de précontrainte qui sont disposés suivant des meridiens sur le dôme et descendent le long de la jupe cylindrique; leurs extrémités sont fixées à la périphérie du radier. Ce mode de précontrainte Dose toutefois un problème 30 important pour le radier lui-méme, et ce problème est à l'origine de la présente invention. En effet, les cibles de précontrainte créent en transmettant la pression interne, en cas d'accident, un effort vertical ascendant à la périphérie du radier, tandis que le poids des diverses installations disposées sur ce radier est à 2603 130 l'origine d'efforts descendants appliqués pour leur plus grande part vers la périphérie de celui-ci. Il en résulte des efforts tranchants importants qu'il convient de reprendre à l'aide de béton armé précontraint. Le coût de la construction en est 5 sensiblement augmenté. De plus, les efforts ainsi créés entraînent un gauchissement du radier qui tend à se soulever à sa périphérie, ce qui est à l'origine d'une perte de la cohésion du sol des fondations et d'une stabilité beaucoup moindre de L'enceinte de confinement. Avec des enceintes de confinement 10 d'une cinquantaine de mètres de diamètre, le gauchissement peut être assez important pour justifier l'établissement d'un second radier qui supporte les installations situées dans l'enceinte de confinement et qui est disposé au-dessus du premier radier et séparé de celui-ci par une couche de matériaux déformables. Cet 15 état de fait est évidemment lui aussi à l'origine d'un renchérissement des coûts de construction. Enfin, l'installation et la maintenance de l'extrémité des câbles de précontrainte nécessitent un volume de construction important que l'on gagne en creusant une couronne circulaire au25S dessous du racier proprement dit. Le drainage de la partie du sol située a l'irtéerieur de cette couronne est alors beaucoup plus cifficile. Une arélioration de cette conception a été proposée dans le brevet francais n 7533441 déposé par la Société 25 WESTINGHOUSE. C'aprés ce brevet, le radier est remplacé par une structure plus complexe comprenant une semelle horizontale inferieure, une deuxième semelle située au-dessus de la première et qui constitue le sol de l'enceinte de confinement, et un certain nombre de parois verticales qui délimitent l'espace entre 30 ies deux semelles et le compartimentent en locaux. Les têtes de câbles de précontrainte de la jupe et du dôme sont donc situés entre les deux semelles. Cette disposition permet de supprimer les difficultés de drainage qui étaient engendrées par la disposition d'une couronne inférieure annulaire autour du radier 35 et de gagner beaucoup plus d'espace, mais les problèmes que l'on 2603 1 30 a évoqués ci-dessus concernant le mauvais travail du béton en flexion et en traction se posent toujours. La présente invention a donc pour but de remédier aux inconvénients des radiers connus et notamment de réaliser un 5 radier pour enceinte de confinement de réacteur nucléaire a assise plane qui est sollicité dans des conditions bien meilleures à cause de la suppression des concentrations de contraintes et des sollicitations de traction. L'invention a pour objet un radier caractérise en ce 10 qu'il comprend une semelle horizontale en béton en assises sur le sol ainsi que deux groupes de plaques de béton planes ou tronconiques obliques, en appui sur la semelle supportant l'enceinte de confinement, les plaques d'un premier groupe étant inclinées vers l'intérieur de la semelle, les plaques 15 précontraintes d'un deuxième groupe étant inclinées vers l'extérieur de la semelle et disposées autour des plaques du premier groupe et en face d'elles. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le radier comprend des c bles de précontrainte disposés de manière 2C rayonnante dans les plaques inclinées vers l'extérieur et cans la semelle, entre le centre de celle-ci et l'enceinte de confinement. Une autre ameLioration que l'on peut apporter à l'invention consiste à utiliser une semelle qui s'étende vers 25 l'extérieur au-delà de son périmètre de contact avec les pLaques inclinées vers l'extérieur et qui soit munie de cerces de précontraintes disposés le long de son pourtour. L'invention va à présent être décrite en commentant les dessins donnés er. annexe, à titre illustratif et non limitatif et 30 dont l'énumération est la suivante: - la figure 1 représente une enceinte de confinement d'après l'art antérieur, - la figure 2 représente une enceinte de confinement mais sans ses équipements internes selon un mode de réalisation 35 de l'invention, - la figure 3 représente un autre mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 représente un autre mode de réalisation de l'invention, - les figures 5 et 6 représentent des coupes selon la ligne V-V de la figure 2, pour deux modes possibles de réalisation de l'invention. Toutes ces figures représentent des coupes axiales d'enceintes de confinement supposées à symétrie de révolution 10 autour de leur axe ZZ, ce qui est une construction usuelle à l'heure actuelle. Il est cependant évident que le cadre de l'invention n'est pas limité à des structures de révolution de section droite, mais peut également s'appliquer à des formes de révolution plus complexes. La figure 1 représente une enceinte de confinement formée de trois parties essentielles: le radier 1, la jupe 2 et la coupole 3. Chacune de ces parties est constituée d'une paroi de béton doutlée d'un revêtement en acier doux 4 à l'intérieur qui pe-met d'assurer l'étanchéité de l'enceinte. Le radier 1 est 20 de forme irrégulière et présente une couronne annulaire 5 dispcsee sur la face inférieure de sorn pourtour, et peut avoir un puits central 7 qui contient au moins une partie de la cuve 8. Le but de la couronne 5 est de loger les extrémités de câbles de précontrainte 6 avec une répartition angulaire généralement 25 uniforme et qui parcourent l'ensemble de la jupe 2. Cette précontrairte explique que le radier 1, qui est par ailleurs soumis au poids de structures et d'équipements tels que la cuve 8 et les générateurs 9, est soumis à des efforts de flexion et de cisaillement importants, notamment dans sa partie 12 proche de la 30 périphérie et de la jupe 2. L'épaisseur de béton doit donc être importante même si ce béton est armé ou précontraint. Une autre conséquence est que la partie 11 du sol 10 comprise à l'intérieur de la couronne 5 est peu accessible et que les opérations de drainage sont malaisées. On se reporte maintenant à la figure 2 qui représente un mode de réalisation d'un radier d'enceinte de confinement d'après l'invention; ce radier comprend de bas en haut une semelle 20 en forme de couronne ou circulaire à surface infeneure plane sur laquelle prennent appui des bielles 23 et des butons 22. Il s'agit de plaques de béton de forme plane ou tronconique inclinées vers le centre de la semelle pour les butons 22, vers l'extérieur de la semelle pour les bielles 23 qui se raccordent à la jupe 2. Les bielles 23 sont toujours disposées en face de butons 22 et à l'extérieur de celles-ci suivant une 10 disposition régulière le long de la couronne 20 qui peut être discontinue comme le montre la figure 5 ou encore continue comme le montre la figure 6. D'après la représentation de la figure 2, le buton 22 et la bielle 23 ont une intersection commune avec la couronne 20, ce qui n'est pas une condition de réalisation nécessaire dans l'invention, mais présente néanmoins l'avantage de conduire à des sollicitations plus homogènes sur la couronne 20. On a encore représenté ici une parti extérieure 24 qui peut être incorporée à l'installation de façon à limiter la fouille autour du radier de l'enceinte de confinement. Les efforts auxquels est soumise cette structure peuvent être résumés comme suit: les câbles de precontrainte 6, en transmettant la pression interne en cas d'accident, créent comme dans les solutions antérieures une force verticale ascendante répartie sur le pourtour du sol de l'enceinte de 25 confinement 21, alors que le poids des diverses installations de l'enceinte de confinement exerce sous forme d'une pression sur le sol 21 principalement l'intérieur de l'intersection avec le buton 22. Il en résulte des sollicitations de flexion le long du sol 21, principalement sur la partie en porte-à-faux entre les 30 c bles de précontrainte 6 Et les divers poids, c'est-à-dire essentiellement la partie du sol 21 comprise entre les appuis des butons 22 et des bielles 23. La longueur de ce porte-à-faux est cependant, d'après l'invention, suffisamment faible pour ne pas engendrer de déformation excessive du béton. Par contre les 35 autres parties de la structure ne sont pas soumises à de la flexion: les butons 22 sont comprimes et les bielles 23 sont également comprimées grâce à la précontrainte réalisée par les c bles 31. Les composantes verticales de ces efforts tendent à s'équilibrer sur la semelle 20 qui n'est donc pas fléchie non 5 plus pour peu que les butons 22 et les bielles 23 possèdent une intersection commune avec cette semelle 20. La surface de contact de la semelle 20 et du sol 10 n'est ainsi pas modifiée, ce qui permet de garantir la cohésion de ce sol 10 et la stabilité de l'ensemble de confinement. Comme les efforts de traction sont indésirables dans du béton,. il est ainsi possible de précontraindre la semelle 20 ainsi que les bielles 23. C'est ce que représente le mode de réalisation de la figure 3. Des cerces de précontrainte 30 sont intallées sur le pourtour extérieur de la semelle 20, alors que 15 des c bles de précontrainte rayonnants 31 sont disposés le long des bielles 23 et de la semelle 20; ces cibles de précontrainte peuvent s'étendre sur tout un diamètre de la semelle 20 et sur deux bielles opposées 23; dans le cas, représenté figure 2, d'une semelle 20 en forme de couronne, les c bles de 20 précontrainte 31 sont bien entendu plus courts et comportent atcrs une extrémité sur le contour intérieur 25 de la semelle 20. La ficure 3 représente, selon un autre mode de reatisation, encore un puits central, disposé entre la semelle 20 et le sol 21 de l'enceinte de confinement et délimité par des 25 parois verticales circulaires de béton 32 et débouchant dans l'enceinte de confinement. Ce puits peut contenir la cuve du réacteur. Un tel aménagement est connu en sci et a d'ailleurs été représenté figure 1; cependant, avec la forme de radier caractéristique de l'invention, les parois 32 de ce puits ne sont 30 pas soumises à de fortes sollicitations mécaniques et ne sont pas en contact avec le sol 10. On peut donc se permettre de les dimensionner beaucoup plus légèrement. En outre la semelle 20 est horizontale, ce qui permet des travaux de terrassement plus simples. On se reporte maintenant à la figure 4 qui représente un autre mode possible de réalisation de l'invention: ici la semelle 20 déborde largement vers l'extérieur de l'enceinte de confinement et peut porter une seconde erceinte de confinement extérieure 36 dans laquelle la première enceinte de confinement, 5 délimitée en particulier par la jupe 2, le dÈ8e 3 et le sol 21, est entièrement incluse. Il est alors possible et avantageux d'installer une nouvelle rangée de blutons 35 dits butons externes, qui sont en contact par leur extrémité inférieure avec la semelle 20 et sont placés de préférence a l'intersection de la 10 semelle 20 et la deuxième enceinte de confinement 36, et par leur extrémité supérieure à l'intersection des tielles 23 et du sol 21 de l'enceinte de confinement. Ces butons externes 35 permettent une meilleure répartition des efforts et ure stabilité accrue de l'installation. D'après la figure 4, l'espace coemris entre la semelle , le sol 21 de l'enceinte de confinement et les butons 22 a été compartimenté au moyen de cloisons verticales 37 pour former des locaux 38. Cette disposition permet éesdemment de gagner un espace irmprtant au profit de divers materSels et installations. 2'C I; doit rester présent à l'es:rit que les modes de réalisatior décrits ci- dessus sont des exemples, et que leurs différentes caractéristiques: la précontrairte de la semelle 2C et des tielles 23, la création d'u- puits central, le compartimertage en agents locaux 38, la aise en place de butons 25 externes 35, et la mise en place d'une deuxième enceinte de confinement sont indépendantes et peuve-t donc être combinés différemme-t. Les avantages du radier selon l'i-vention sont donc les suivants: - une meilleure répartition oes efforts dans la structure du radier, - une semelle 20 de conce:tion simple puisque horizontale et qui n'est pas soumise a la flexion, ce qui entraîne une meilleure assise de l'installation sur le sol 10. L'utilisation plus rationnelle de la matière permet de réaliser des gains de poids importants. Les précontraintes que l'on peut être amené à établir concernent des zones périphériques et faciles d'accès et ne posent donc pas de grandes difficultés d'installation. L'espace compris entre la semelle 20 et le sol 21 de l'enceinte de confinement peut être avantageusement occupé par des locaux d'aménagement. Leur disposition souterraine permet d'y loger des équipements sensibles. Enfin, il est possible d'ajouter sans trop de complications une deuxième enceinte 36 qui peut être à une certaine distance de la première gràce à l'emploi de butons 10 externes 35. REVENDICATIONS 1. Radier pour enceinte de confinement de réacteur nucléaire comprenant une jupe (2) se raccordant au radier, caractérisé en ce qu'il comprend une semelle horizontale (20) en 5 béton en assise sur le sol (11) ainsi que deux groupes de plaques (22 et 23) en béton planes ou tronconiques obliques, en appui sur la semelle (20) et supportant L'enceinte de confinement, les plaques (22) d'un premier groupe étant inclinées vers l'intérieur de la semelle, les plaques (23) précontraintes d'un deuxième 10 groupe étant inclinées vers L'extérieur de La semelle (20), disposées autour des plaques (22) du premier groupe et en face d'elles et se raccorcdnt à la jupe (2). 2. Radier pour enceinte de confinement de réacteur nucléaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il 15 comprend des câbles de précontrainte (6) disposes de manière rayonnante dans les plaques (23) inclinées vers l'extérieur et dans la semelle (20), entre le centre de celle-ci et l'enceinte de confinement. 3. Radier pour enceinte de confinement de réacteur nL.ucleaire selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caracterisé ern ce que la semelle (20) s'étend, vers l'extérieur, au-deLà du périmètre de contact de la semelle (20) avec les plaques (23) inclinées vers l'extérieur. 4. Radier pour enceinte de confinement de réacteur 25 nucléaire selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des cerces de précontraintes (30) disposées le long du périmètre de la semelle (20). 5. Radier pour enceinte de confinement de réacteur nucléaire selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, 30 caractérisé en ce qu'une seconde enceinte de confinement (36), qui enferme la première, est disposée sur la semelle (20). 6. Radier pour enceinte de confinement de réacteur nucléaire selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un autre groupe de plaques (35) de béton planes ou tronconiques obliques, en appui sur la semelle (20) et supportant l'enceinte de confinement, inclinées vers l'intérieur de la semelle (20) et disposées autour des plaques (23) inclinées vers l'extérieur. 7. Radier pour enceinte de confinement de réacteur nucléaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des cloisons (37) de béton pour compartimenter en locaux (38) au moins une partie de l'espace délimité par les plaques (22, 23, 32), la semelle (20) et le sol 10 (21) de l'enceinte de confinement. 8. Radier pour enceinte de confinement de réacteur nucléaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un puits situé entre les plaques (22), délimité par une paroi de béton (32) entre la semelle (20) 15 et l'enceinte de confinement, ouvert sur celleci et pouvant contenir au moins une partie de la cuve du réacteur.