Brevet FR2675619A1 — publié le 19921023

i DISPOSITIF ET INSTALLATION POUR LA PROTECTION BIOLOGIQUE D'ELEMENT DE CIRCUIT DE FLUIDE RADIOACTIF La présente invention concerne la protection biologique de circuit dans lequel circulent ou sont déposés des éléments radioactifs Elle concerne plus particulièrement un dispositif spécialement conçu pour s'adapter sur certains éléments de circuit tels que vanne, tuyauterie, canalisation et apte à assurer la protection biologique en diminuant l'intensité de l'irradiation à laquelle est soumis le personnel intervenant dans une installation dans le cadre de travaux de maintenance, réparation, inspection, décontamination ou démantèlement Elle concerne également une installation dans laquelle intervient le dispositif de protection Le domaine d'application de l'invention a trait notamment à l'industrie nucléaire. La protection biologique, contre les irradiations dans l'industrie nucléaire, est assurée en interposant entre la source potentielle d'irradiation et le personnel d'intervention des organes de protection, consistant généralement dans des plaques d'un métal dense, arrêtant la propagation du rayonnement nocif, notamment en plomb La réparation des fuites sur les éléments du circuit nécessite dans ce cas de démonter les plaques de protection Par ailleurs ce type de protection ne peut pas être adapté spécifiquement aux éléments de circuit tels que des vannes, des parties de canalisation, des coudes On a déjà proposé des protections se présentant sous la forme de matelas dans un matériau souple à l'intérieur desquels on place des billes ou mousse de plomb On entoure avec ce matelas de protection d'élément de circuit que l'on veut protéger On solidarise le matelas à l'élément à protéger par tout moyen de fixation adapté au type d'élément Ce système de protection est certes avantageux, mais présente cependant un inconvénient important, à savoir que du fait de la présence des billes dans le matelas et donc de son poids, sa mise en place est très délicate. _ En outre, l'alourdissement local d'une portion d'un circuit ou d'un élément peut avoir des conséquences sur leur comportement vibratoire et sur la résistance de leur supportage. Enfin, en cas d'intervention, il est nécessaire de le démonter complètement. Or on a trouvé et c'est ce qui fait l'objet de l'invention un dispositif qui pallie les inconvénients précités. Il s'agit d'un dispositif pour la protection biologique contre les rayonnements provenant d'un élément de circuit pour fluide radioactif; de manière connue ce dispositif comporte un corps creux destiné à contenir un matériau de remplissage apte à former écran contre le rayonnement nocif Selon l'invention, le corps creux est dans un matériau rigide, conformé pour envelopper tout ou partie de l'élément de circuit, et qui délimite une cavité intérieure; de plus le dispositif comporte des moyens d'alimentation forcée et des moyens d'évacuation forcée du matériau de remplissage respectivement dans et en dehors de la cavité. Ainsi le corps creux de recouvrement peut être disposé à demande sur l'élément de circuit; son montage est facilité du fait que la cavité intérieure est alors vide; puis on introduit dans la cavité le matériau de remplissage grâce aux moyens d'alimentation forcée En cas d'intervention, et avant de procéder au démontage du corps de recouvrement pour accéder à l'élément de circuit, on prélève le matériau de remplissage grâce aux moyens d'évacuation forcée. De préférence le dispositif comporte des moyens de soutien prenant appui sur le corps de recouvrement et aptes à en supporter le poids Grâce à cette disposition particulière, ce n'est plus l'élément de circuit qui supporte le poids supplémentaire du système de protection, mais les moyens de soutien De ce fait l'élément de circuit est soumis à moins de contraintes mécaniques. Les moyens d'alimentation forcée et les moyens d'évacuation forcée consistent par exemple dans des conduits débouchant dans la cavité intérieure du corps de recouvrement, munis de clapets d'obturation et fixés à demeure sur le corps de recouvrement. S'agissant d'un matériau de remplissage sous forme de billes métalliques ou grenaille,conduits d'alimentation et d'évacuation sont situés respectivement dans la partie haute dudit corps pour le conduit d'alimentation et dans la partie basse dudit corps pour le conduit d'évacuation. L'installation pour la protection selon l'invention comprend, outre le dispositif précité, des moyens de stockage et de transfert du matériau de remplissage ainsi que des moyens d'injection dudit matériau dans le conduit d'alimentation du corps de recouvrement et des moyens d'aspiration du matériau de remplissage par le conduit d'évacuation du corps de recouvrement. De préférence les moyens de stockage, d'injection et d'aspiration sont montés sur un support mobile, et les moyens de transfert consistent en des canalisations reliant selon le cas les moyens d'injection ou d'aspiration aux conduits d'alimentation ou d'évacuation des corps de recouvrement. Lorsque l'injection et l'aspiration sont réalisées par transfert pneumatique,le corps de recouvrement comporte dans sa partie haute au moins un évent, muni d'une grille, reliant la cavité intérieure à l'extérieur. Avantageusement, et en particulier pour des éléments de circuit de dimensions réduites, du type tuyauteries, vannes, coudes, le corps de recouvrement est constitué d'au moins deux modules de recouvrement complémentaires et le dispositif comporte des moyens d'assemblage desdits modules. Selon une variante préférée de réalisation, les cavités intérieures des modules constituant un même corps de recouvrement communiquent entre elles Le corps de recouvrement est avantageusement réalisé en un matériau composite, préformé par moulage Du fait de sa légèreté, son montage en est grandement facilité. De préférence le matériau de remplissage est constitué de billes de fonte hématite, dont la résistance à l'écrasement est supérieure à celle des billes de plomb. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va être faite d'exemples de réalisation du dispositif et de l'installation pour la protection biologique d'élément de circuit de fluide contaminant, notamment radioactif,illustrés par le dessin annexé dans lequel: La figure 1 est une vue en perspective partielle d'un circuit de l'industrie nucléaire et d'une installation de protection selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif pour un coude. La figure 3 est une vue en coupe d'un dispositif pour une vanne. La figure 4 est une vue en perspective d'un module pour une tuyauterie. On a représenté sur la figure 1 une vue très partielle d'un circuit de fluide, comprenant une portion de canalisation droite, un coude et un embranchement avec vanne, dans lesquels circule un fluide contaminant radioactif; il s'agit par exemple du circuit primaire d'un réacteur nucléaire Le coude 1, une partie de la canalisation droite 2 et l'embranchement avec vanne 3 sont recouverts de systèmes modulaires de protection biologique selon l'invention respectivement 4,5,6, qui vont être décrits ci-après à l'aide des figures 2,3 et 4. Le système modulaire 4, enveloppant le coude 1, est composé de deux coques 7,8 emboîtables qui délimitent, après emboîtement, un évidement central ayant strictement la configuration du coude 1 et de dimensions telles que les deux coques 7,8 assemblées enserrent ledit coude 1. Chaque coque 7,8 est réalisée en matériau composite, mis en forme par moulage, notamment à base de fibres de verre, en conformité avec les normes imposées dans 1 'industrie nucléaire. Comme cela apparaît clairement sur la figure 2, la coque 7,8 a une paroi interne 9 destinée à venir en contact avec le coude 1, une paroi externe 10 et deux parois latérales 11,12; l'ensemble de ces parois 9,10,11,12 délimitent une cavité interne 13. La cavité interne 13 est reliée à l'extérieur par deux conduits: l'un d'alimentation 14 et l'autre d'évacuation 15, placés respectivement pour le premier 14 dans la paroi latérale supérieure 11 et pour le second 15 dans la partie la plus basse de la paroi externe 10 Ces deux conduits 14,15 sont équipés de clapets de raccordement et d'obturation 16. La paroi latérale supérieure Il est aussi percée d'un orifice ou évent 17, destiné à relier la cavité intérieure 13 à l'air extérieur Cet évent 17 est muni d'une grille 18. Dans l'exemple illustré, les cavités internes 13 des deux coques 7,8 communiquent entre elles, de sorte qu'il n'y a pour le système modulaire 4 enveloppant le coude 1 qu'un seul conduit d'alimentation 14 et qu'un seul conduit d'évacuation 15. Les deux parois interne 9 et externe 10 de chaque coque 7,8 comportent alternativement des prolongements qui sont aptes à pénétrer dans les cavités intérieures, de telle sorte de réaliser par emboîtement l'assemblage des deux coques 7,8. La fixation des deux coques 7,8 autour du coude 1 peut être réalisée par des colliers de serrage enserrant les deux coques 7,8 ou bien grâce à une configuration particulière des coques, comme ce qui va être décrit ci-après pour la canalisation droite 2. On a représenté sur la figure 3 un module 19 pour canalisation droite 2, qui a globalement l'apparence d'un demi- cylindre, tronçonné longitudinalement Comme pour le système modulaire 4 pour coude 1 décrit ci-dessus, ce module 19 comporte une cavité intérieure non visible sur la figure 3, qui est reliée vers l'extérieur par un conduit 20, qui sert soit à l'alimentation soit à l'évacuation, en fonction de la place prise par le module 19 dans l'assemblage Ce module 19 comporte également un évent 21 obturé par une grille 22. Il comporte enfin deux décrochements radiaux 23,24, le prolongeant vers l'extérieur et qui sont exempts de cavité intérieure Lors de la mise en place de deux modules 19, autour de la canalisation droite 2, les décrochements radiaux 23,24 des deux modules 19 se font face et S rappliquent les uns sur les autres. Dans ce cas des moyens de fixation indépendants des modules ou éventuellement solidaires de l'un des décrochements 23,24 bloquent en position les deux décrochements appliqués l'un contre l'autre; sur la figure 3 on a représenté un type de moyen de fixation, en forme de U, dont les deux branches 26,27 prennent en sandwich les décrochements 23,24 superposés des deux modules assemblés. On a représenté sur la figure 4 un exemple de corps creux selon l'invention, spécialement adapté pour un embranchement entre deux tuyauteries 28,29, ledit embranchement comportant une vanne dont l'ouverture et la fermeture sont commandées à l'aide d'un robinet dont seule la tige de commande 31 est visible sur la figure. Le corps creux est conformé pour épouser au mieux les contours de la vanne 30, des adaptateurs de raccordement 32,33 de la vanne 30 avec les tuyauteries 28,29, et de la tige de commande 31 La cavité intérieure 34 est reliée à l'extérieur par un premier conduit d'alimentation et de raccordement 35, situé dans la partie haute près de la tige de commande 31, et par un second d'évacuation et de raccordement 36, situé dans la partie la plus basse. Les cavités intérieures des systèmes modulaires qui vien nent d'être décrites à titre d'exemple sont destinées à recevoir un matériau de remplissage, apte à faire écran contre le rayonnement, dû au fluide radioactif au niveau de l'élément de circuit correspondant et à l'activation du circuit lui même De préférence ce matériau consiste en des billes de fonte hématite dont la résistance à l'écrasement est supérieure à celle du plomb qui est généralement émployé. On met d'abord en place, sur les éléments de circuit que l'on souhaite protéger, les systèmes modulaires non remplis de billes S'agissant de structures creuses et légères, cette mise en place est très facile et rapide. Le remplissage des cavités intérieures se fait à distance à partir d'une centrale de distribution 43 comportant un système de propulsion 37, connecté à un bac 38 de stockage de billes et raccordé à tous les conduits d'alimentation des dispositifs protecteurs de l'invention Le système de propulsion 37, par exemple du type ventilateur, doit être apte à propulser les billes dans les conduits de transfert 39 et dans les conduits d'alimentation, éventuellement par l'intermédiaire de systèmes répartiteurs 40 ayant pour fonction de séparer en plusieurs flux de façdn homogène le flux de billes provenant d'une conduite donnée. Compte-tenu du poids des billes, les conduits d'alimentation sont toujours placés dans la partie haute des dispositifs protecteurs 4,5,6. Le système de propulsion 37 et le bac 38 de stockage peuvent être sur une plateforme mobile, tractée par camion Il est alors placé hors de la zone contaminée De préférence, comme cela est montré sur la figure 1 uniquement sous le système modulaire 5 adapté sur la canalisation droite 2, les dispositifs protecteurs 4,5,6 sont supportés par des pieds 42 dont l'extrémité haute est munie d'une pièce 43 dont le contour intérieur épouse les parois externes des dispositifs Ainsi le poids du dispositif et des billes de remplissage est supporté entièrement par le pied 42 et non par la canalisation 2 elle-même. Lors d'une fuite accidentelle, le temps d'intervention peut être particulièrement réduit, ainsi que les risques de contamination Pour cela on transporte la centrale de distribution 43 dans une zone proche mais non contaminée Cette centrale comporte un système d'aspiration que l'on raccorde sur le conduit d'évacuation du dispositif protecteur correspondant à la fuite On prélève par aspiration les billes contaminées qui sont collectées dans un bac approprié On démonte les modules du ts, dispositif collecteur, on répare la fuite, on replace le dispositif collecteur et on injecte de nouvelles billes, non contaminées. Même s'il n'y a pas de fuite accidentelle, il peut être utile régulièrement de prélever toutes les billes lorsque celles-ci sont contaminées et de les remplacer par des billes non contaminées, comme cela a été décrit ci-dessus. Dans le cas de billes de fonte hématite, il a été remarqué que celles-ci ne sont quasiment pas contaminées, même après un long séjour dans les dispositifs protecteurs. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits à titre d'exemples non exhaustifs mais en couvre toutes les variantes En particulier le dispositif protecteur peut prendre toutes formes adaptées à l'élément de circuit à protéger Il peut même s'agir de modules plats destinés à former un mur de protection par empilement On comprend que dans ce cas les modules devront être conformés de sorte qu'ils s'imbriquent les uns dans les autres. REVENDICATIONS 1 Dispositif protecteur contre les rayonnements nocifs provenant d'un élément de circuit pour fluide radioactif, comportant un corps creux destiné à contenir un matériau de remplissage apte à former écran contre lesdits rayonnements, caractérisé en ce que le corps creux dit de recouvrement est dans un matériau rigide, il est conformé pour envelopper tout ou partie de l'élément de circuit et possède une cavité intérieure et en ce que ledit dispositif comporte aussi des moyens d'alimentation forcée et des moyens d'évacuation forcée du matériau de remplissage respectivement dans et en dehors de la cavité. 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens d'alimentation forcée et les moyens d'évacuation forcée consistent dans des conduits ( 14,15) débouchant dans la cavité intérieure ( 13) du corps de recouvrement ( 4), munis de clapets d'obturation ( 16) et fixés à demeure sur le corps de recouvrement. 3 Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que, le matériau de remplissage étant constitué de billes métalliques, les conduits d'alimentation ( 14) et d'évacuation ( 15) sont situés respectivement dans la partie haute dudit corps pour le conduit d'alimentation et dans la partie basse dudit corps pour le conduit d'évacuation. 4 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'alimentation et l'évacuation du matériau de remplissage étant réalisées par transfert pneumatique le corps de recouvrement ( 4) comporte dans sa partie haute au moins un évent ( 17), muni d'une grille ( 18), reliant la cavité intérieure ( 13) à l'extérieur. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le corps de recouvrement est constitué d'au moins deux modules de recouvrement complémentaires et le dispositif comporte des moyens d'assemblage desdits modules. 6 Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que les cavités intérieures des modules constituant un même corps de recouvrement communiquent entre elles. 7 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le corps de recouvrement est réalisé en un matériau composite, préformé par moulage. 8 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le matériau de remplissage est constitué de billes de fonte hématite. 9 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de soutien pour le corps de recouvrement. Installation spécialement conçue pour la protection contre les rayonnements provenant d'un circuit pour fluide radioactif recouvert d'au moins un dispositif protecteur selon la revendication 2 caractérisée en ce qu'elle comporte une centrale de distribution ( 43) composée de moyens de stockage ( 38) et de transfert du matériau de remplissage ainsi que des moyens d'injection dudit matériau dans le conduit d'alimentation du corps de recouvrement dudit dispositif protecteur et des moyens d'aspiration du matériau par le conduit d'évacuation dudit corps de recouvrement. 11 Installation selon la revendication 10 caractérisée en ce que les moyens de stockage, d'injection et d'aspiration sont montés sur un support mobile, et les moyens de transfert consistent en des canalisations reliant selon le cas les moyens d'injection ou d'aspiration aux conduits d'alimentation ou d'évacuation des corps de recouvrement.