Brevet FR2625597A1 — publié le 19890707

PROCEDE DESTINE A FACILITER L'INSPECTION SOUS PRESSION DE CANAUX DE REACTEURS NUCLEAIRES A TUBES DE FORCE Les réacteurs nucléaires à tubes de force sont caractérisés par un réseau de tubes parallèles dans lesquels circule sous haute pression HP le caloporteur du circuit primaire. Les structures du coeur du réacteur sont constituées par des tubes de force (TF) en Zircaloy (pour des raisons de neutronique) qui traversent une "calandre" contenant le modérateur. Les TF contiennent les éléments combustibles (EC) qui sont balayés par le caloporteur. Hors de la calandre, les TF soht prolongés par des structures tubulaires en acier, l'ensemble formant un "canal". Chaque canal est individuellement alimenté en caloporteur par des canalisations (feeders) entréelsottie qui se rejoignent dans des collecteurs. Ces réacteurs utilisent des éléments combustibles à base d'Uranium naturel ou tres faiblement enrichi. En conséquence, la neutronique impose de renouveller en permanence les EC. Les premiers de ces réacteurs ont été conçus dès les années 1950. Les réacteurs energetiques actuels à modérateur eau lourde et refroidis par eau lourde D20 sous pression comptent de 300 à 600 canaux (tubes de force), voire davantage. Chaque canal est obturé en ses extrémités par un bouchon étanche HP. Du fait que le pas du réseau des TF est très serre, il est nécessaire de placer les bouchons à l'intérieur du canal. Sur ces extrémités ainsi dégagées, vient se clamper une "machine de chargement en marche" (MCEM), sans rupture de la pression du circuit primaire lors du changement des EC. Deux MECM travaillent en simultanée, chacune à l'une des extrémités du canal concerné. Elles ont pour fonction: a) d'ôter les bouchons d'obturation étanches, de les stocker provisoirement; b) d'introduire des EC frais (par la MCEM amont), en chassant le "train" des EC usés dans la MCEM en aval; c) puis de replacer les bouchons d'obturation; d) de transférer les EC usés en direction d'une piscine de stockage (MCEM aval), et d'aller se recharger en EC frais (MCEM amont). Pour un canal ceci requiert une huitaine d'heures environ. Les exigences de la Sureté imposent des contrôles systématiques, intensifs, de l'état et de l'évolution des tubes de force qui peuvent éventuellement être soumis à des atteintes de corrosion, d'usure, de fluage etc.. Ces contrôles sont faits réacteur à l'arràt. Pendant cet arrêt est maintenue dans les canaux une circulation de refroidissement sous pression réduite (de l'ordre de quelques bars dans le cas d'un refroidissement par eau), de façon à évacuer la chaleur émise par l'effet gamma des éléments combustibles (EC) irradiés. Mais, actuellement, les procédés et outils existants ne sont capables de contrôler que quelques tubes lors de chaque arrèt annuel du réacteur, alors qu'un réacteur compte plusieurs centaines de tubes. Il devient donc nécessaire de mettre au point des méthodes et des équipements permettant: - de libérer rapidement de leurs EC les canaux à inspecter, - d'intaller rapidement les équipements d'inspection, - de recharger ces canaux rapidement. Ceci, avec comme objectif, de traiter plusieurs centaines de canaux en un mois, pour ne pas obérer de façon inacceptable l'exploitation du réacteur. La présente invention concerne un procédé qui permet d'atteindre des cadences d'inspection tout à fait inhabituelles. Ce procédé est caractérisé: a) par l'installation provisoire de vannes étanches sur les extrémités des canaux; b) par la dépose provisoire (extraction) des bouchons d'obturation qui sont situés en extrémité des canaux, ceci au travers des vannes étanches; c) par la fixation étanche des équipements d'inspection sur une bride faisant corps avec les vannes précédentes. L'invention sera comprise à partir des schémas suivants: figure 1: schéma général de l'implantation des canaux, figure 2: extrémité du canal sur lequel est fixée une vanne guillotine. figure 3: Extracteur fixé sur la bride de vanne guillotine, figure 4: Obturateur évacué à l'intérieur de l'extracteur, vanne fermée. figure 5: Machine d'inspection fixée sur la bride de vanne guillotine. Sur la figure 1 sont représentés les tubes de force 01, à l'intérieur desquels sont placés les éléments combustibles (EC) 03 qui sont refroidis par le fluide primaire. Ces tubes traversent la calandre 02, ils sont prolongés par des structures tubulaires en acier 04 qui traverse les écrans OS de protection. Le fluide primaire arrive par la canalisation 06 et s'en retourne par 07. Le canal est obturé par les bouchon étanches 08 et 09. Ces bouchons 08 et 09, internes au canal, sont maintenus rigidement par des doigts 10 qui sont engagés dans une rainure ménagée au niveau des deux brides d'extrémité il et 12, l'étanchéité étant assurée par le joint 13 (fig.2). Sur la figure 2, la vanne guillotine 20 est clampée par des étaux 21 sur la bride d'extremité 12 du canal. L'étanchéité est assurée par les joints 22. Cette vanne classique déplace une paroi 23 qui est serrée entre des joints étanches circulaires 24. Une commande 25 assure la translation verticale de cette paroi qui est percée d'un orifice circulaire. On voit qu'une telle vanne masque le canal surplombant le canal à examiner. Sur la figure 3, l'Extracteur 30 est clampé de façon étanche sur la bride de la vanne 20, par un dispositif similaire au précédent. Cet extrateur possède un piston 31 équipé d'un système de commande mécanique 32 destiné à agir sur le bouchon 09. Ce dispositif vient se connecter au bouchon au travers de la vanne, et assure la manoeuvre de retrait des doigts de fixation 10 et d'extraction du bouchon. Sur la figure 4, le bouchon 09 est évacué à l'intérieur du confinement étanche de l'extracteur 30, au travers de la vanne 20. La vanne est alors refermée, puis l'extracteur est vidangé du fluide primaire résiduel avant d'être déposé pour libérer l'accès au canal. Sur la figure 5, est schématisée à titre d'exemple une machine d'inspection en service clampée sur la bride de vanne. Cette machine comporte une tête d'inspection rotative qui est poussée à l'intérieur du canal par une tige de grande longueur. Cette machine possède évidemment un confinement étanche 40 résistant à la pression, au travers duquel est introduit la tige de manutention 41. Ce procédé objet de l'invention est caractérisé par l'exécution d'opérations successives qui sont donc réalisées avec des équipements spécifiques, alors que le canal est parcouru par un fluide sous pression. Ces opérations sont les suivantes: a) Mise en place de Vannes 20 à passage total qui sont fixées de façon étanche sur l'extrémité des canaux concernés (figure 2). b) Mise en place d'un Extracteur 30 destiné à la dépose du bouchon 09 d'obturation du canal. Cet extracteur se fixe de façon étanche sur la bride d'extrémité de la vanne 20 (figures 2, 3 et 4). Sous séquence: fixation de l'extracteur, ouverture de la vanne, extraction du bouchon interne, fermeture de la vanne, vidange de l'extracteur et dépose. Cette opération est réalisée pour l'amont du canal, et éventuellement sur l'extrémité aval. c) Mise en place en amont du canal, d'un "Pousseur" qui chassera le train d'éléments combustibles dans un "Stockeur". Cette machine (non figurée) se clampe de façon étanche sur la bride de la vanne, et possède évidemment un confinement résistant à la pression du circuit primaire. d) Mise en place sur la bride-de vanne située en aval du canal concerné d'un "Stockeur" (machine de stockage provisoire). e) Libération du canal de ses éléments combustibles. Sous séquence: ouverture des vannes, chasse des éléments combustibles qui sont reçus par le "Stockeur", fermeture de la vanne amont, vidange puis translation du "Pousseur" en dehors de l'axe du canal. f) Mise en place en amont du canal d'une machine d'inspection et clampage étanche sur la bride de vanne (figure 5). Sous séquence: inspection par insertion dans le canal d'une tête de mesure instruwentée. retrait de cette tête, fermeture de la vanne, vidange et dégagement de la machine d'inspection. g) Eventuellemant, réinsertion dans le canal des EC chauds mais non coipletemeut usés à partir du "Stockeur". Sous séquence complémentaire: fermeture de la vanne aval, puis vidange et dépose de la machine de stockage provisoire. h) Mise en place de nouveau de l'extracteur (figures 3, 4): Sous séquence: fixation sur la bride de vanne, ouverture de la vanne, ré-insertion des bouchons, fermeture de la vanne, vidange et dépose de 1'extracteur. i) Dépose des vannes. Sous séquence: purge des vannes et dépose, évacuation. Retour à la situation initiale. REVENDICATIONS Revendication 1: Procédé destiné à accélérer l'inspection en service des canaux des réacteurs à tubes de force, alors que ces canaux sont maintenus sous pression et circulation du fluide primaire, caractérisé: a) par l'installation provisoire de vannes étanches, à passage total, sur les extrémités des canaux, sur la bride desquelles seront tour à tour fixées les diverses machines d'intervention; b) par l'utilisation de ces vannes pour mettre en relation avec le canal chacune des machines spécifiques utilisées pour mener à bien l'inspection en service, puis pour isoler ces machines lors de leur retrait en préservant l'intégrité du circuit primaire. Revendication 2: Procédé destiné à accélérer l'Inspection en service des canaux des réacteurs à tubes de force selon la revendication 1, caractérisé par la séquence suivante: a) mise en place des vannes sur les brides d'extrémité des canaux; b) dépose au moyen d'une machine spécifique (Extracteur) des bouchons d'obturation qui sont situés à l'intérieur des canaux; c) évacuation temporaire des éléments combustibles EC au moyen de machines spécifiques: un "Pousseur" sur la vanne amont qui les chasse dans un "Stockeur" provisoire fixé sur la bride de vanne aval; d) inspection du canal au moyen d'une machine spéciale d'inspection, travaillant depuis la vanne amont; e) remise en place des EC; f) remise en place des bouchons internes; g) dépose des vannes.