Brevet FR2650114A1 — publié le 19910125

L'invention concerne un pressuriseur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression comportant des manchettes de traversée de cannes chauffantes qui peuvent être facilement et rapidement obturées après un démontage des cannes chauffantes correspondantes. Les réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent un circuit primaire dans lequel l'eau de refroidissement du réacteur est maintenue à une forte pression, de l'ordre de 155 bars, grâce à un pressu- riseur disposé sur l'une des branches du circuit pri- maire. Le pressuriseur permet de maintenir la pres- sion dans le circuit primaire entre certaines limites déterminées, soit par aspersion lorsque la pression a tendance à dépasser la limite supérieure admise, soit par chauffage électrique du fluide primaire, lorsque la pression a tendance à descendre en-dessous de la valeur supérieure admise. Ces opérations sont effec- tuées & l'intérieur du pressuriseur qui comporte en particulier une enveloppe ayant un fond bombé par lequel'on introduit les cannes de chauffage électri- que à l'intérieur du pressuriseur. Des manchettes de traversées sont fixées par soudage sur le fond du pressuriseur, chacune au ni- veau d'une ouverture de traversée. Les cannes chauf- fantes sont introduites dans les manchettes et sou- dées à leur extrémité, de manière à assurer la tenue mécanique et l'étanchéité de la liaison. Leés cannes chauffantes sont réalisées sous la forme de doigts de gant renfermant les résistances de chauffage et comportant une extrémité ouverte au niveau de l'extrémité extérieure de la manchette de traversée pour assurer le branchement et l'alimenta- tion des résistances électriques. Au moment de son installation sur le circuit primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, le pressuriseur comporte un nombre de cannes chauf- fantes plus important que le nombre de cannes néces- saire pour assurer dans tous les cas la fourniture d'une puissance de chauffage suffisante. Lors de la mise en service du pressuriseur, on réalise uniquement le branchement d un nombre de cannes permettant de fournir la puissance de chauffa- ge nécessaire au pressuriseur. Les cannes chauffantes non utilisées constituent une réserve qui est facile-- ment utilisable, lorsqu'une ou plusieurs cannes chauffantes sont devenues défectueuses pendant leur utilisation dans le pressuriseur en service et ne remplissent.plus correctement leur rôle qui consiste à chauffer le fluide primaire pour produire de la vapeur et pressuriser le circuit primaire. Lorsque le nombre de cannes chauffantes en état de marche disponibles sur le pressuriseur devient insuffisant pour assurer dans tous les cas la fourniture de la puissance de chauffage nécessaire et la pressurisation du circuit primaire, le réacteur nucléaire doit être arrêté et on procède à la mise en service de cannes chauffantes de remplacement. Ces cannes chauffantes de remplacement peuvent être cons- tituées par les cannes maintenues en réserve ou par de nouvelles cannes introduites et fixées dans le pressuriseur à la place des cannes chauffantes défec- tueuses. Les cannes chauffantes sont introduites dans l'enveloppe du pressuriseur à l'intérieur de laquelle elles réalisent le chauffage de l'eau primaire, à travers un fond bombé de fermeture de l'enveloppe constituant le fond inférieur du pressuriseur. Les cannes chauffantes traversent le fond bombé à l'intérieur de manchettes de traversée fixées de manière étanche sur le fond bombé par soudure sur la surface intérieure et sur la surface extérieure du fond bombé. La canne chauffante est fixée de manière étanche sur la manchette de traversée, par une soudu- re circulaire effectuée à l'extrémité de la manchette située à l'extérieur du pressuriseur. Cette extrémité de la manchette comporte généralement un embout qui peut être découpé pour effectuer le démontage de -la- canne chauffante défectueuse, puis réusiné avant qu'on réalise le montage et la fixation par soudure de la canne chauffante de remplacement. Ces opérations de remplacement des cannes chauffantes doivent être réalisées le plus rapidement possible, d'une part poureéviter de maintenir le per- sonnel chargé de ces opérations dans une zone voisine du fond du pressuriseur qui est fortement irradiée, pendant une durée importante et d'autre part, pour réduire le temps d'arrêt du réacteur et maintenir sa rentabilité à un niveau satisfaisant. Dans certains cas, il peut être avantageux et plus rapide de réaliser l'obturation étanche de la manchette de traversée plutôt que le remplacement de la canne chauffante, dans la mesure o le nombre ré- siduel de cannes chauffantes disponibles est suffi- sant. En outre, dans le cas o une manchette de traversée a dû subir plusieurs découpages et plu- sieurs réusinages successifs pour le remplacement d'une canne chauffante, la longueur résiduelle dispo- nible de cette manchette de traversée peut devenir insuffisante. Il est alors nécessaire de recourir à un procédé d'obturation étanche de la manchette. Dans ce cas, il est nécessaire de souder à l'extrémité de la manchette, un manchon fileté dans lequel on visse un bouchon de fermeture qui est fixé de manière étanche sur le manchon fileté par un cor- don de soudure circulaire. Ces opérations nécessitent l'utilisation de machines adaptées pour préparer l'extrémité de la manchette, usiner des chanfreins de soudage et pour effectuer le soudage du manchon fileté et du bouchon. Le but de l'invention est donc de proposer un pressuriseur d'un réacteur nucléaire à eau sous. pression comportant une enveloppe fermée à l'une de ses extrémités par un fond bombé et une pluralité de cannes chauffantes traversant le fond bombé du pres- suriseur à l'intérieur de manchettes de traversée soudées sur le fond du pressuriseur, ce pressuriseur permettant de réaliser de manière simple et rapide le démontage de cannes chauffantes défectueuses et l'ob- turation étanche des manchettes de traversée corres- pondantes. Dans ce but, chacune des manchettes de tra- versée est prolongée à l'une de ses extrémités située à l'extérieur de l'enveloppe du pressuriseur par un manchon fileté intérieurement qui est lui-même pro- longé à son extrémité située à l'opposé de la man- chette de traversée par un manchon de passage et de fixation étanche par soudage à la canne chauffante. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limi- tatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un pressuriseur suivant l'invention et une.opération de démontage d'une canne chauffante défectueuse et d'obturation étanche de la manchette de traversée correspondante. La figure 1 est une vue d'ensemble en pers- pective d'un pressuriseur d'un réacteur nucléaire & eau sous pression. La figure 2 est une vue schématique en élé- vation et en coupe partielle de la partie inférieure du pressuriseur représenté sur la figure 1. La figure 3 est une demi-vue en coupe par un plan vertical de symétrie de la partie inférieure d'un pressuriseur suivant l'invention. La figure 3A est une vue à plus grande échelle du détail A de la figure 3... La figure 3B est une vue à plus grande échelle du détail B de la figure 3. La figure 4 est une vue à grande échelle du détail 4 de la figure 3B. Sur la figure 1, on voit un pressuriseur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression désigné de manière générale par le repère 1. L'enveloppe 2 de ce pressuriseur de forme cylindrique est disposée avec son axe vertical, lorsque le pressuriseur est dans sa position de service sur le circuit primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. L'enve- loppe 2 est fermée à sa partie inférieure par un fond bombé 3 sur lequel est fixé, de manière coaxiale par rapport à l'enveloppe 2, une jupe 4 constituant une bride de fixation 5 à son extrémité opposée au fond 3, comme il est visible sur les figures 1 et 2. La bride 5 constituant la partie inférieure de support de l'enveloppe 2 vient reposer, lors du montage du pressuriseur dans le réacteur nucléaire, sur une dalle 6 en béton de forte épaisseur. Le fond bombé 3 comporte à sa partie infé- rieure une tubulure 3a sur laquelle vient se raccor- der une canalisation 8 de forte section constituant la ligne d'expansion du pressuriseur qui est raccor- dée, à son extrémité opposée à la tubulure 3a, à une canalisation du circuit primaire. La ligne d'expansion 8 traverse la dalle 6 par une ouverture 9 dont le diamètre est inférieur au diamètre intérieur de la jupe 4 et de la bride d'ap- pui 5. La ligne d'expansion 8 met en cc-uanicatzcn l'intérieur de l'enveloppe du pressuriseur avec le circuit primaire du réacteur, pour assurer le main- tien en pression de ce circuit primaire. Des cannes chauffantes 10 constituées par des doigts de gant dans lesquels sont placés des. éléments de chauffage électriques pénètrent dans l'enveloppe 2 du pressuriseur, à travers le fond bom- bé 3 et sont disposées sur une certaine hauteur, à l'intérieur de l'enveloppe 2, dans la direction ver- ticale c'est-à-dire parallèlement à l'axe de l'enve- loppe 2. Comme il est visible sur la figure 3, les cannes chauffantes 10 traversent le fond bombé 3 à l'intérieur de manchettes de traversée 11 qui sont fixées dans des ouvertures de direction axiale usi- nées sur toute l'épaisseur de la paroi du fond hémis- phérique 3. Les manchettes 11 sont soudées sur le fond bombé 3, au niveau de sa surface intérieure concave et au niveau de sa surface extérieure convexe. Les cannes chauffantes 10 sont maintenues dans une disposition verticale à l'intérieur de l'enveloppe 2, grâce à des plaques supports horizon- tales 12 elles-mêmes fixées sur des équerres 13 sou- dées sur la paroi intérieure de l'enveloppe du pres- suriseur. La partie inférieure de la canne chauffante située à l'extérieur de la manchette de traversée correspondante 11 est reliée & un câble électrique 15 permettant son alimentation en courant de chauffage. La partie d'extrémité extérieure de la canne chauffante 10 porte également un radiateur 16 utilisé pour évacuer la chaleur résiduelle fournie par la canne 10 lorsqu'elle est en service. Les cannes chauffantes 10 sont fixées par soudage & l'extrémité des manchettes de traversée correspondantes 11. Sur la figure 3, on.a représenté une canne chauffante 10a en position de service dans le pressu-' riseur et traversant le fond 3 & l'intérieur d'une manchette de traversée 11 dont la partie inférieure est représentée en coupe sur la figure 3A. On a également représenté une manchette de traversée 11b, après démontage de la canne chauffante correspondante, l'extrémité extérieure de la manchet- te llb étant obturée par un bouchon de fermeture étanche. - La partie inférieure de la manchette llb est représentée en coupe sur la figure 3B. Sur la figure 3A, on voit la partie infé- rieure lla de la manchette de traversée proprement dite de la canne chauffante'1Oa, cette manchette lla étant fixée par soudure sur le fond 3 du pressuri- seur. Un manchon 18 comportant un taraudage inté- rieur 18a est fixé à l'extrémité de la manchette proprement dite lla et dans son prolongement, par un joint de soudure circulaire 19. La manchette de tra- versée lia et le manchon taraudé 18 sont raccordés bout & bout au niveau de parties d'extrémité à épais- seur réduite constituant deux rebords annulaires de jonction. Un second manchon 20 est fixé à l'extrémité du manchon 18 opposée à son extrémité de raccordement à la manchette de traversée lia et dans le prolonge- ment du manchon 18 et de la manchette lla. Le manchon 20 est fixé bout à bout à l'ex- trémité du manchon taraudé 18, le manchon 18 et le manchon 20 d'épaisseur réduite à leurs extrémités mises en coïncidence constituant deux rebords sui- vant lesquels est réalisé le cordon de soudure annu- laire 21 de jonction. Le manchon 20 est usiné intérieurement pour' constituer une gorge 22 au niveau de laquelle le man- chon 20 présente une épaisseur réduite. L'ensemble de la manchette de traversée et de ses prolongements constitués par les manchons 18 et 20 comporte trois zones à épaisseur réduite si- tuées au niveau de la gorge 22 et des zones de jonc- tion 21 et 19. Le découpage de la manchette peut être réalisé préférentiellement dans ses zones à épaisseur réduite. Le diamètre intérieur courant de la manchet- te lla et de ses prolongements 18 et 20 est légère- ment supérieur au diamètre de la canne 10a qui peut être engagée dans la manchette par l'extrémité libre du manchon 20. Le manchon 20 constitue un élément de guidage de la canne pour son introduction dans le pressuriseur. De plus, lorsque la canne 10a a été mise en place, un cordon de soudure circulaire 23 est réalisé à l'extrémité du manchon 20, de manière à as- surer la fixation de la canne 10a dans le pressuri- seur et la jonction étanche entre la surface exté- rieure de cette canne chauffante 10a et l'extrémité du manchon 20. La fixation de la canne 10a est donc réali- sée de la même manière que dans le cas d'un disposi- tif selon l'art antérieur o la canne chauffante est soudée à l'extrémité de la manchette de traversée, généralement au niveau d'un embout comportant un chanfrein. Le démontage de la canne chauffante peut être effectué par découpage de la paroi de la man- chette lla ou de ses prolongements 18 et 20, de préférence au niveau d'une partie à épaisseur réduite de cette paroi. Après découpage de la paroi de la manchette, la canne chauffante peut être extraite, en exerçant- s'il est nécessaire une certaine traction sur son ex- trémité située à l'extérieur de l'enveloppe du pres- suriseur. Après extraction de la canne chauffante, une canne de remplacement peut être introduite dans la manchette et fixée par soudage à son extrémité. Préa- lablement à la fixation par soudage, l'extrémité de la manchette est réusinée et chanfreinée. Dans certains cas, comme il a été expliqué plus haut, il n'est pas nécessaire de remplacer la canne chauffante et il peut être plus rapide de réa- liser son obturation étanche par un bouchon. Cette obturation de la manchette de traver- sée peut être nécessaire dans le cas o le découpage -et le réusinage de l'extrémité de la manchette ne sont plus possibles. Dans le cas d'un pressuriseur suivant l'in- vention comportant une manchette de traversée prolion- gée par un manchon taraudé et un manchon de guidage et de fixation de la canne chauffante, le montage d'ur bouchon d'obturation étanche peut être réalisé de manière simple et rapide grâce à la présence du manchon taraudé intérieurement 18. Le découpage de la manchette est effectué au niveau de l'extrémité inférieure du manchon taraudé 18 dans sa zone de jonction avec le manchon 20. Comme il est visible sur les figures 3B et 4. l'extrémité du manchon 18 est réusinée pour cons- tituer un chanfrein terminé vers l'intérieur par un rebord de jonction annulaire 18b. Un bouchon 25 comportant une partie filetée sur sa surface extérieure est engagé par vissage dans l'alésage taraudé 18a du manchon 18, la partie file- tée du bouchon 25 et la partie taraudée 18a du mah- chon 18 présentant des pas de vis similaires. Le bouchon 25 comporte, dans le prolongement de sa partie filetée, une partie lisse à diamètre réduit engagée à l'intérieur du manchon lorsqu'on réalise le vissage du bouchon. Le bouchon 25 comporte également une partie a constituant une tête de vis de forme prismatique à section hexagonale à l'opposé de sa partie lisse à diamètre réduit introduite dans le manchon 18. La tête de vis 25a permet de réaliser le vissage du bou- chon à l'intérieur du manchon 18. Le corps fileté du bouchon présente à la pé- riphérie de la tête de vis 25a une gorge annulaire 26 délimitant un rebord 27 également de forme annulaire. Le vissage du bouchon 25 dans le manchon 18 est effectué jusqu'au moment o le rebord annulaire 27 vient en coïncidence avec le rebord 18b du manchon 18, comme représenté sur la figure 4. La fixation étanche du bouchon est réalisée grâce à un joint de soudure circulaire 28 assurant la jonction des parties en vis-à-vis des rebords 27 et 18b. Le dispositif suivant l'invention permet donc de réaliser le bouchage étanche d'une manchette de traversée du pressuriseur sans avoir à effectuer le réusinage de la manchette de traversée proprement dite et sans avoir à fixer sur cette manchette un manchon tubulaire taraudé. Le temps d'intervention des opérateurs au niveau du fond du pressuriseur est ainsi considéra- blement réduit, ce qui diminue les doses d'irradia- tion reçues par ces opérateurs. En outre, les man- óhettes ne sont accessibles que par le dessous et le travail des opérateurs doit se faire en plafond, c'est-à-dire dans des conditions difficiles pour les-- quelles toute simplification des tâches est particu- lièrement souhaitable. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit. Dans ce mode de réalisation, le manchon ta- raudé et le manchon de guidage et de fixation de la canne chauffante sont fixés par soudage l'un à la suite de l'autre à l'extrémité de la manchette de traversée proprement dite. Il est également possible de prévoir des manchettes de traversée qui sont usi- nées intérieurement pour constituer un manchon tarau- d6 et un manchon de guidage et de soudage de la canne chauffante situés l'un à la suite de l'autre et cons- tituant une seule pièce avec la manchette de traver- sée proprement dite. Cette solution peut être utilisée dans le cas de pressuriseurs de conception entièrement nou- velle dont les manchettes de traversée sont usinées et fixées en usine. En revanche, dans le cas de pressuriseurs existants et utilisés dans un réacteur nucléaire à eau sous pression, ii est possible de modifier ces pressuriseurs selon l'art antérieur pour qu'ils pré- sentent les caractéristiques et les avantages des pressuriseurs suivant l'invention. Dans ce cas, pendant un arrêt du réacteur, on démonte l'ensemble des cannes chauffantes du pres- suriseur, on recoupe et on usine les manchettes de traversée et on fixe sur chacune de ces manchettes et dans leur prolongement, par soudure bout à bout, un manchon taraudé et un manchon de soudage de la canne chauffante, comme représenté sur la figure 3A. Il est bien évident que le manchon taraudé ou le manchon de soudage pourront présenter des for-. mes différentes de celles qui ont été décrites et re- présentées. L'invention s'applique à tout pressuriseur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression compor- tant des cannes chauffantes pénétrant dans l'envelop- pe du pressuriseur, à l'intérieur de manchettes de traversée. REVENDICATIONS 1.- Pressuriseur d'un réacteur nucléaire à eau BOUs pression comportant une enveloppe (2) fermée A l'une de ses extrémités par un fond bombé (3) et une pluralité de cannes chauffantes (10) traversant le fond bombé du pressuriseur à l'intérieur de man- chettes de traversée (11) soudées sur le fond (3) du pressuriseur, caractérisé par le fait que chacune des manchettes de traversée (11) est prolongée à l'une de ses extrémités située à l'extérieur de l'enveloppe (2) du pressuriseur par un manchon (18) taraudé inté- rieurement qui est lui-même prolongé à son extrémité située & l'opposée de la manchette proprement dite (11a), par un manchon (20) de passage et de fixation étanche par soudage de la canne chauffante (10, 10a). 2.- Pressuriseur suivant la revendication 1, caractérisé par'le fait que la manchette proprement dite (11a), le manchon taraudé (18) et le manchon de soudage (20) de la canne chauffante (lOa) sont fixés l'un à la suite de l'autre dans la direction axiale, par soudage bout à bout. 3.- Pressuriseur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le manchon taraudé inté- rieurement (18), le manchon de soudage (20) de la canne chauffante (lOa) et la manchette de traversée proprement dite (11a) sont réalisés en une seule pièce. 4.- Procédé d'obturation d'une manchette de traversée d'un pressuriseur d'un réacteur nucléaire & eau sous pression comportant une enveloppe (2) fermée à l'une de ses extrémités par un fond bombé (3) et une pluralité de cannes chauffantes (10) traversant le fond bombé (3) du pressuriseur à l'intérieur de manchettes de traversée (11) soudées sur le fond (3) du pressuriseur, caractérisé par le fait que chacune des manchettes de traversée (11a) proprement dite étant prolongée à l'une de ses extrémités située à l'extérieur de l'enveloppe (2) du pressuriseur par un manchon (18) taraudé intérieurement qui est lui-même prolongé à son extrémité située à l'opposé de la man- chette de traversée proprement dite (11a) par un man- chon (20) de guidage et de fixation étanche par sou- dage de la canne chauffante (10a), - on découpe la manchette (11) dans une zone située au voisinage de l'extrémité de jonction du manchon fileté (18) et du manchon de soudage (20), -- - on extrait la canne chauffante du pressuriseur, - on usine l'extrémité du manchon (18) pour consti- tuer un rebord de jonction annulaire (18b) sur la partie intérieure de cette extrémité, - on introduit et on fixe par vissage, à l'intérieur du manchon taraudé (18), un bouchon fileté (25) comportant un rebord de jonction (27) à sa partie périphérique, jusqu'à mettre en coïncidence le rebord (27) du bouchon (25) avec le rebord (18b) du manchon (18), - et on réalise une fixation étanche du bouchon (25) dans le manchon (18) par un cordon de soudure annu- laire (28) effectué dans la zone de jonction des rebords (18b) et (27).