Brevet FR2685120A1 — publié le 19930618

"Enceinte de confinement pour un réacteur nucléaire" L'invention concerne une enceinte de confinement ou confinement d'un réacteur nucléaire avec une cuve de sécurité en acier et une enveloppe ou coque de béton l'entourant â% une certaine distance, enceinte dans laquelle se trouvent dans l'espace intermédiaire des nervures ancrées par exemple dans la coque de béton et dépassant de celle-ci en direction de la cuve de sécurité, nervures qui se terminent a une certaine distance de la face extérieure de la cuve de sécurité et enceinte dans laquelle l 'évacuation de l'air se fait par des orifices d'air de refroidissement dans la coque de béton. Pour des réacteurs nucléaires de l'avenir des cuves de sécurité sont prévues pour couvrir aussi les conséquences d'un accident de la fusion du noyau. Pour cela, de la chaleur résiduelle doit être évacuée par la coque de la cuve de sécurité, ce qui exige en dehors de la coque des canaux de refroidissement avec20 des nervures de refroidissement En outre, on doit absorber des pressions statiques et dynamiques au-delà de la charge admissible de la coque, ce qui n'arrive que si la coque de la cuve de sécurité peut s'appuyer contre la coque en béton extérieur de manière25 appropriée. Un confinement du type décrit au début est connu Dans celui-ci, des nervures rigides, qui s'appuient sur la coque de béton extérieure, assument les charges indiquées au début Avec cela l'étanchéité de la cuve de sécurité peut être maintenue même pour une montée de la pression plus importante, par exemple à la suite d'une réaction de l'hydrogène, la distance entre les nervures d'appui ne doit pas être trop grande et la distance entre les nervures d'appui et la surface extérieure de la cuve de sécurité doit être la plus petite possible En outre, les nervures d'appui doivent porter une tête de forme appropriée, pour éviter des inflexions locales trop fortes de la coque de la cuve de sécurité Pour des motifs d'évacuation de chaleur en outre les nervures doivent avoir aussi une certaine hauteur. La faible distance nécessaire pour ces raisons, entre nervures et coque dans les concepts connus, conduit à des problèmes mécaniques lors de l'accident qui a été conçu Ces problèmes ne peuvent être évités que si la distance entre nervures et coque est agrandie au niveau d'environ 150 mm Pour une telle distance toutefois l'énergie cinétique de la coque de la cuve de sécurité, après une réaction de l'hydrogène, ne peut plus être absorbée par les nervures rigides, de sorte qu'en même temps l'intégrité de la coque de la cuve de sécurité ne peut plus être garantie. L'invention a donc pour but d'améliorer les nervures d'un confinement du type décrit au début de manière que la coque de la cuve de sécurité s'allongeant lors de l'accident nommé puisse s'appuyer contre les nervures, sans que ne se créent en elles des efforts de flexion intolérables et que l'intégrité de la coque reste maintenue En même temps, le pouvoir de passage de la chaleur du confinement ne doit pas être altéré. Pour résoudre ce problème, l'invention présente est caractérisée en ce que les nervures sont pliées plusieurs fois perpendiculairement à leur direction d'appui vers la cuve de sécurité ou dans leur sens longitudinal, elles sont décalées, coudées ou ondulées à la manière d'une tôle ondulée. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les orifices d'air de refroidissement sont constitués par un grand nombre de tubes qui traversent la coque de béton et débouchent dans les espaces intermédiaires entre les nervures ou bien sont distribués statistiquement parmi les nervures. Suivant une autre caractéristique, les tubes sont répartis de façon régulière sur toute la zone du dôme de la coque de béton. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les nervures sont fixées sur des segments, en forme de coque préfabriqués, qui après installation, servent en même temps de coffrage pour le béton de la coque. Les nervures réalisées selon l'invention peuvent absorber par suite de leur forme une énergie cinétique élevée de la coque se dilatant et recevant un choc par déformation plastique "molle", de sorte que même sans tête de nervure l'intégrité de la cuve de sécurité demeure maintenue En outre, le nouveau concept avec les nervures formées de façon particulièrement serrée rend possible un guidage adapté de l'air à évacuer nécessaire au refroidissement à travers les très nombreux tubes au niveau du sommet du confinement De cette manière, de grandes ouvertures d'évacuation d'air séparées avec leurs grands problèmes mécaniques, peuvent être évitées. Des particularités de l'invention sont expliquées dans la suite et à partir des 6 Ainsi: la figure 1 montre une coupe du confinement, du réacteur, la figure 2 montre un paquet préfabriqué, figures 1 à d'un secteur de nervures la figure 3 montre deux nervures assemblés, la figure 4 montre une confinement avec des ouvertures refroidissement, la figure 5 montre une vue de la figure 4, la figure 6 montre un élément avec des tubes d'air de refroidissement. La figure 1 montre en coupe le confinement d'un réacteur nucléaire. paquets de coupe d'air du de dessous de de nervures montage du De façon simplifiée, l'enceinte de confinement entourant le récipient de pression du réacteur se compose de la cuve de sécurité en acier 1 et de la coque de béton 2 entourant celle-ci à une certaine distance Dans l'espace intermédiaire 3 se trouvent des nervures 4 qui sont ancrées dans la coque de béton 2 ou autrement sont fixées sur elle et dépassent à partir d'elle en direction de la cuve de sécurité 1 Entre les extrémités des nervures 4 et la cuve de sécurité 1, il reste un intervalle 5 qui représente un espace annulaire autour de la cuve Entre les nervures 4 sont formées au-dessus de l'espace annulaire 5 des canaux 6 qui servent pour l'évacuation de la chaleur parvenue par le rayonnement contre les nervures 4 Dans le cas de l'incident anormal indiqué, la cuve en acier 1 se meut par allongement en direction de la coque de béton 2, rencontre les nervures 4 et est interceptée par elles ou s'appuie contre elles. La figure 2 qui montre en inclinaison, à partir du dessous un paquet de nervures préassemblé, est représenté la manière avec laquelle les nervures 4 sont réalisées dans le sens longitudinal ou perpendiculairement à leur sens d'appui. Les nervures 4 sont pliées plusieurs fois dans le sens de leur longueur, décalées, coudées ou, comme cela est représenté, ondulées à la façon d'une tôle ondulée et sont fixées, dans le cas du paquet de nervures représenté, sur un segment 7 en forme de coque, qui peut être composé d'une tôle d'acier On peut renoncer à une tête de nervure à la pointe des nervures 4 Tout l'ensemble peut être préfabriqué et servir après montage comme enceinte intérieure pour la coque de béton 2. A la figure 3 sont représentés deux segments 7 à rainures 4 se suivant dans le sens d'écoulement. L'épaisseur, la longueur d'ondes et l'amplitude d'ondes des nervures 4 sont adaptées de façon que la force d'appui statistique nécessaire (correspondant à 20 bars de pression interne) puisse être absorbée avec sécurité de façon élastique et linéaire, sans qu'il existe un danger de gauchissement et sans que les forces d'appui dynamiques puissent être introduites à la suite d'une réaction de l'hydrogène par gauchissement plastique de rang élevé sur une voie de déformation plus longue La dépense de matériau de ce concept de nervures est essentiellement plus faible que celle des concepts connus La production est simple car on doit seulement amener à la forme circulaire une nervure ondulée tout d'abord rectiligne. Les segments 7 représentés à la figure 3 avec les nervures 4 fixées sur eux par soudage sont produits en feuilles de tôle cintrées de façon sphérique. Comme déjà mentionné, les nervures 4 ont en plus de l'effet d'appui, le but de céder la chaleur qui arrive de la cuve de sécurité 1 par rayonnement sur les nervures 4, à l'air s'écoulant le long de ces dernières Les nervures 4 ondulées revêtent l'ensemble de l'espace intermédiaire, en particulier aussi toute la zone de sommet jusqu'à son pôle nord Au point le plus haut l'air de refroidissement doit pouvoir s'échapper Pour cela, l'ouverture d'air d'échappement doit être exactement de la même grandeur que la section d'air de refroidissement la plus grande à l'équateur et les nervures ondulées être également supportées au niveau du trou rigidement. Pour ces raisons, l'air de refroidissement est évacué par des trous 8 dans l'enveloppe de béton 2 Les trous doivent avoir un diamètre d'environ 150 à 200 mm La force portante des nervures ondulées 4 est par suite à peine réduite, si les trous ne sont pas situés de façon exacte entre les nervures, mais se trouvent aussi directement en-dessous de la base de nervures ou sont répartis statistiquement parmi les nervures L'air d'évacuation est alors guidé radialement à l'extérieur à travers les trous 8, qui sont constitués de tubes enrobés dans le béton de la coque 2 A la figure 6 est représenté un segment de tôle 7 avec des nervures ondulées 4 et des trous ou tuyaux en vue en plan à partir du dessous. LISTE DES INDICES DE REFERENCE 1 cuve de sécurité 2 coque de béton 3 espace intermédiaire 4 nervures espace annulaire 6 canaux 7 segment de tôle 8 trous, tubes R E V E N D I C A T I O N S 1 l) Enceinte de confinement d'un réacteur nucléaire avec une cuve de sécurité intérieure ( 1) en acier et une coque de béton ( 2) l'entourant à une certaine distance, enceinte dans laquelle se trouvent dans l'espace intermédiaire des nervures ( 4) ancrées dans la coque de béton ( 2) et dépassant de celle-ci en direction de la cuve de sécurité ( 1), nervures qui se terminent à une certaine distance de la face extérieure de la cuve de sécurité, enceinte de confinement caractérisée en ce que les nervures ( 4) sont pliées plusieurs fois perpendiculairement à leur direction d'appui vers la cuve de sécurité ( 1) ou dans leur sens longitudinal, elles sont décalées, coudées ou ondulées à la manière d'une tôle ondulée. 2) Enceinte de confinement selon la revendication 1, avec évacuation de l'air par des orifices d'air de refroidissement dans la coque de béton ( 2), caractérisée en ce que les orifices d'air de refroidissement sont constitués par un grand nombre de tubes ( 8) qui traversent la coque de béton ( 2) et débouchent dans les espaces intermédiaires ( 6) entre les nervures ( 4) ou bien sont distribués statistiquement parmi les nervures. 3 e) Enceinte de confinement selon la revendication 2, caractérisée en ce que les tubes ( 8) sont répartis de façon régulière sur toute la zone du dôme de la coque de béton ( 2). 4) Enceinte de confinement selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que les nervures ( 4) sont fixées sur des segments ( 7), en forme de coque préfabriqués, qui après installation, servent en même temps de coffrage pour le béton de la coque ( 2).