Brevet FR2704679A1 — publié le 19941104

L'invention concerne un réacteur nucléaire à eau sous pression comportant un dispositif de retenue des adaptateurs de traversée du couvercle de la cuve pour éviter leur éjection accidentelle sous l'effet de la pression de Liteau à l'intérieur de la cuve. Les réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent une structure en béton délimitant un puits de cuve et, au-dessus du puits de cuve, la piscine du réacteur. La cuve du réacteur de forme generale cylindrique et qui est fermée par un fond bombé est disposée à l'intérieur du puits de cuve et comporte une ouverture supérieure qui est fermée par un couvercle de forme hémisphérique. Le couvercle de la cuve est traversé par des adaptateurs de forme tubulaire disposés verticalement et qui assurent en particulier le passage des prolongateurs des grappes de commande de la réactivité du coeur disposé à l'intérieur de la cuve. Les adaptateurs comportent une partie en saillie au-dessus du couvercle de la cuve de grande hauteur comprenant les mécanismes de commande de déplacement des prolongateurs et des barres de commande. Sur le couvercle de la cuve, est fixé un ensemble de manutention du couvercle qui s'étend dans la direction verticale, à l'intérieur de la piscine, au-dessus du puits de cuve. Cet ensemble de manutention comporte en particulier des moyens d'accrochage d'un dispositif de levage et de manutention tel qu'un pont roulant permettant, dans le cadre des opérations de rechargement et d'entretien du réacteur nucléaire, de soulever le couvercle de la cuve, après démontage des goujons de fixation de ce couvercle, de le déposer à l'intérieur de la piscine puis de le remettre en place à la fin des opérations de rechargement et d'entretien. Du fait qu'ils comportent une partie de grande hauteur au-dessus du couvercle de la cuve, les adaptateurs sont susceptibles de se déplacer ou de vibrer dans des directions transversales, particulièrement dans le cas où le réacteur nucléaire subit des sollicitations externes importantes, par exemple lors d'un séisme. On prévoit donc habituellement un élément de maintien transversal des adaptateurs fixé sur l'ensemble de manutention du couvercle de cuve et relié par des tirants aux parois de la piscine du reacteur. Certains réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent également une dalle appelée dalle antimissile en métal, de forte épaisseur, disposée et fixée au-dessus des extrémités supérieures des adaptateurs. La dalle anti-missile est destinée à limiter les conséquences d'un accident extrêmement improbable du fait de la qualité de réalisation des couvercles de cuve et des adaptateurs et des nombreux-contrôles effectués, se traduisant par une éjection sous l'effet de la pression de l'eau à l'intérieur de la cuve du réacteur, du mécanisme de commande d'un adaptateur, de la grappe de commande correspondante et éventuellement de l'adaptateur. Cependant, du fait que les adaptateurs sont susceptibles de subir une certaine fissuration par corrosion sous contrainte en service, en particulier dans leur zone de fixation au couvercle de cuve, il peut être nécessaire de généraliser l'utilisation de dispositifs antimissiles qui sont fixés sur un élément de ensemble de manutention du couvercle de cuve. Cet ensemble de manutention est porté par le couvercle de cuve qui supporte également les câbles électriques nécessaires au fonctionnement des mécanismes de déplacement des grappes de commande du réacteur, un dispositif de ventilation pour assurer le refroidissement des mécanismes par circulation d'air et le dispositif de retenue transversal des adaptateurs. Le couvercle et les- éléments qu'il supporte peuvent atteindre un poids très important, de l'ordre de 80 tonnes ou supérieur. Dans le cas d'une utilisation d'une dalle antimissile constituée par une plaque métallique massive, le poids du couvercle et des éléments supportés est encore accru, une dalle anti-missiles pouvant avoir un poids de l'ordre de 10 tonnes. Il peut en résulter des difficultés pour assurer la manutention et la mise en place du couvercle de cuve et des composants associés à ce couvercle. Le but de l'invention est donc de proposer un réacteur nucléaire à eau sous pression comportant une structure en béton délimitant un puits de cuve et, audessus du puits de cuve, une piscine, une cuve disposée dans le puits de cuve, un couvercle de fermeture d'une ouverture supérieure de la cuve traversé par des adaptateurs tubulaires disposés verticalement, un ensemble de manutention du couvercle disposé au-dessus du couvercle dans la piscine du réacteur et un dispositif de retenue des adaptateurs et/ou de mécanismes de commande portés par ces adaptateurs pour éviter leur éjection accidentelle sous l'effet de l'eau sous pression à l'intérieur de la cuve du réacteur, le dispositif de retenue des mécanismes présentant une masse et un encombrement réduits et pouvant être facilement intégré à l'ensemble de manutention du couvercle de cuve. Selon l'invention, le dispositif de retenue des adaptateurs comporte une grille constituée par des plaques métalliques entrecroisées disposée transversalement par rapport aux adaptateurs et au-dessus de leurs extrémités supérieures et portée par un élément de maintien transver sal des adaptateurs fixé sur l'ensemble de manutention du couvercle. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un réacteur nucléaire à eau sous pression, suivant l'invention, comportant un dispositif de retenue anti-éjection des adaptateurs. La figure 1 est une vue en élévation et en coupe partielle de la structure d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, dans sa partie supérieure, au-dessus du puits de cuve. La figure 2 est une vue de dessus d'un dispositif de retenue transversal des adaptateurs de traversée du couvercle de cuve représenté sur la figure 1. La figure 3 est une vue agrandie de la partie supérieure de la structure du réacteur nucléaire représentée sur la figure -1. La figure 4 est une vue de dessus du dispositif de retenue des adaptateurs de traversée du couvercle de la cuve du réacteur nucléaire représenté sur la figure 1. La figure 5 est une vue de dessus partielle du dispositif de retenue des adaptateurs et de ses moyens de support. La figure 6 est une vue en coupe suivant 6-6 de la figure 5 montrant un moyen de support du dispositif de retenue. La figure 7 est une vue en coupe suivant 7-7 de la figure 5 montrant un moyen de support du dispositif de retenue. Sur la figure 1, on voit la partie supérieure du puits de cuve 1 d'un réacteur nucléaire dans lequel est disposée la cuve 2 du réacteur fermée à sa partie supérieure par un couvercle bombé 3. La structure en béton 4 du réacteur délimite une piscine 5 au-dessus du puits de cuve 1 dans laquelle est disposé un ensemble d'éléments -6 surmontant le couvercle de la cuve 3 et comportant en particulier l'ensemble 7 de manutention du couvercle 3. Le couvercle de la cuve 3 est traversé par des adaptateurs tels que 8 de forme tubulaire et disposés verticalement sur lesquels sont fixés les mécanismes tels que 9 permettant de déplacer les prolongateurs solidaires des grappes de commande de la réactivité du coeur, dans le prolongement des adaptateurs de traversée 8. Dans le cas des réacteurs nucléaires à eau sous pression d'une puissance de 1300 MWe, le couvercle de la cuve est traversé par soixante-dix-sept adaptateurs permettant le passage des prolongateurs des grappes de commande. L'ensemble 7 de levage et de manutention du couvercle de cuve 3 comporte trois tirants verticaux 10 fixés de manière articulée à leur partie inférieure sur des oreilles 11 solidaires de la surface supérieure du couvercle de cuve et à leur partie supérieure sur une plaque de levage 12 sur laquelle sont fixés trois tirants obliques 13 reliés à un anneau de levage 14 par l'intermédiaire duquel l'ensemble de manutention 7 et le couvercle 3 peuvent être fixés au crochet d'un pont roulant mobile au-dessus de la piscine 5 du réacteur. Une jupe 15 de forme cylindrique en tôle métallique entoure l'ensemble des adaptateurs et des mécanismes de commande 8, 9 et les tirants de levage verticaux 10. On va maintenant se reporter aux figures 1, 2 et 3 pour décrire la partie supérieure de l'ensemble de manutention 7 comportant le dispositif de retenue anti-éjection des adaptateurs désigné de manière générale par le repère 16. Sur la figure 3, on a représenté un caisson 17 constituant le dispositif de maintien transversal des parties supérieures des adaptateurs 8. Le caisson 17 comporte une partie externe constituée par un anneau 18 réalisé sous forme mécanosoudée et une partie interne définissant des ouvertures dans lesquelles viennent s'engager les parties d'extrémité supérieures des adaptateurs 8 dont le caisson 17 assure le maintien transversal, par exemple en cas de séisme. Les tirants verticaux 10 traversent l'anneau 18 et sont fixés sur celui-ci, de manière que le caisson de maintien 17 soit fixé sur l'ensemble de soulèvement 7 du couvercle de cuve, par l'intermédiaire des tirants 10. Comme il est visible sur la figure 2, l'anneau 18 porte des dispositifs 19 de fixation articulée de l'une des extrémités des tirants 20, l'autre extrémité de chacun des tirants 20 étant fixée également de manière articulée, sur un support 21 ancré sur la paroi en béton de la piscine 5. Le caisson de maintien 17 porté par les tirants verticaux 10 de l'ensemble de manutention du couvercle de cuve est donc maintenu de manière efficace par les tirants 20 à l'encontre de sollicitations dans des directions transversales, les tirants 20 étant répartis suivant la périphérie de l'anneau 18 et placés dans au moins trois directions à 1200 les unes des autres. Comme il a été représenté sur la figure 3, chacune des extrémités des adaptateurs tels que l'adaptateur 8 qui a été représenté, est engagée, au-dessus du dispositif de maintien transversal 17, à l'intérieur d'un logement ménagé à l'extrémité de la tige d'un amortisseur 24 dont le corps est fixé de manière rigide sur le dispositif de retenue anti-éjection 16. Comme il est visible sur les figures 4, 5, 6 et 7, le dispositif de retenue 16 est constitué par une structure mécanosoudée en forme de grille à mailles carrées constituée par des plaques en tôle métallique 25 assemblées à angle droit au niveau de noeuds 26 suivant lesquels sont réalisées des soudures entre les plaques 25. Une partie au moins des plaques 25 peut être découpée en forme de peigne, de manière à pouvoir réaliser l'engagement d'une série de plaques perpendiculaires qui sont assemblées aux plaques en forme de peigne, au niveau des noeuds de jonction 26. Des plaques de renforcement 27 parallèles entre elles sont également fixées aux plaques 25 disposées à angle droit, au niveau des noeuds 26. Les plaques 27 sont disposées dans une direction à 45" par rapport aux plaques 25. Quatre plaques de renforcement 27a, 27b, 27c et 27d ainsi que quatre plaques principales 25a, 25b, 25c et 25d constituent les faces externes du dispositif de retenue 16. Le dispositif de retenue 16 présente la forme d'un octogone irrégulier, à l'intérieur du contour interne de l'anneau 18. Quatre paires de plaques principales 25 constituent par leur partie d'extrémité des patins d'appui et de fixation 31a, 31b, 31c et 31d sur la surface supérieure de l'anneau 18 en forme de caisson. On va décrire, en se référant aux figures 6 et 7, le patin 31a constitué par les parties d'extrémité des plaques de structure 25e et 25f, les patins 31b, 31c, 31d étant identiques au patin 31a. Les plaques 25e et 25f sont découpées en forme d'équerre pour constituer des pieds d'appui dirigés vers le bas auxquels est fixée par soudure la semelle 33 du patin qui est réalisé ainsi sous forme mécanosoudée. La semelle 33 est percée d'une ouverture de positionnement 34 et de deux trous de fixation 32. Sur la surface supérieure de l'anneau mécanosoudé 18 est fixé un support 35 d'un pion de positionnement 35a sur lequel vient s'engager l'ouverture 34 du patin 31a, lors de la mise en place du dispositif de retenue anti-éjection 16, sur l'anneau 18. La fixation du dispositif 16 sur l'anneau 18, au niveau de chacun des patins tels que 31a, est assurée par deux boulons filetés 36 engagés dans les ouvertures traversantes des faces inférieure et supérieure de l'anneau 18 et du support 35 et dans les trous de fixation 32 de la semelle 33 du patin 31a. Des écrous vissés sur les parties d'extrémité des boulons 36, au-dessus du patin 33 permettent de compléter la fixation de la structure 16. Des amortisseurs tels que 24 sont fixés au niveau de chacun des noeuds du dispositif 16 réalisé sous la forme d'une grille, de manière à recevoir les parties d'extrémité des soixante-dix-sept adaptateurs traversant le couvercle 3 de la cuve. Le dispositif de retenue anti-éjection 16 qui est fixé sur l'anneau 18 du dispositif de maintien transversal 17 des adaptateurs, lui-même fixé sur l'ensemble de manutention 7 du couvercle 3 de la cuve, peut être mis en place simultanément à la pose du couvercle sur la cuve par le pont roulant de levage et de manutention relié à l'anneau de levage 14 de l'ensemble 7. La structure 16 en forme de grille présente une masse très inférieure à celle d'une plaque d'acier massive présentant la même rigidité mécanique. Dans le cas d'un réacteur nucléaire d'une puissance de 1300 MWe, on peut réaliser une structure de retenue anti-éjection en forme de grille pouvant assurer une retenue efficace des adaptateurs dans tous les cas d'accidents ou d'incidents possibles, dont la masse soit d'une tonne. A titre comparatif, une plaque massive en acier pouvant remplir la même fonction aurait une masse dix fois supérieure. On peut donc obtenir un réacteur nucléaire présentant une grande sécurité en ce qui concerne la limitation des conséquences d'un accident se traduisant par l'éjection d'un adaptateur ou d'un mécanisme de commande, tout en limitant la masse totale du couvercle et de ses équipements à une valeur acceptable. La mise en place des dispositifs de retenue des adaptateurs et en particulier du dispositif de retenue anti-éjection 16 peut être réalisée de manière simple, au moment de la mise en place du couvercle, les parties d'extrémité des adaptateurs 8 venant se placer dans les logements prévus à l'extrémité des tiges des amortisseurs fixés au niveau de chacun des noeuds de la structure 16 en forme de grille. Il est possible d'équiper tout réacteur nucléaire à eau sous pression d'un dispositif anti-éjection tel que décrit, au moment de sa construction. il est également possible d'équiper les réacteurs nucléaires existants d'un dispositif de retenue anti-éjection tel que décrit cidessus qui est fixé sur la structure de maintien transversal des adaptateurs. Le réacteur nucléaire suivant l'invention présente donc une sécurité accrue, dans la mesure où la rupture de la liaison d'un adaptateur ou d'un mécanisme de commande ne peut se traduire par une éjection de l'adaptateur ou du mécanisme qui sont retenus par le dispositif en forme de grille. Une telle éjection sous l'effet de la pression de l'eau à l'intérieur de la cuve du réacteur bien que fortement improbable, pourrait se produire dans le cas où une fissuration importante de la zone de liaison de l'adaptateur ou du mécanisme de commande est apparue après une utilisation de longue durée du couvercle de la cuve s'accompagnant d'une corrosion sous contrainte dans le réacteur en service. REVENDICATIONS 1.- Réacteur nucléaire à eau sous pression comportant une structure en béton (4) délimitant un puits de cuve (1) et, au-dessus du puits de cuve (1), une piscine (5), une cuve (2) disposée dans le puits de cuve (1), un couvercle de fermeture (3) d'une ouverture supérieure de la cuve (2) traversé par des adaptateurs tubulaires (8) disposés verticalement, un ensemble de manutention (7) du couvercle (3) disposé au-dessus du couvercle (3), dans la piscine (5) du réacteur et un dispositif (16) de retenue des adaptateurs (8) et de mécanismes de commande (9) fixés sur ces adaptateurs (8) pour éviter leur éjection accidentelle sous l'effet de liteau sous pression à l'intérieur de la cuve (2), caractérisé par le fait que le dispositif de retenue (16) des adaptateurs comporte une grille constituée par des plaques métalliques (25, 27) entrecroisées, disposée transversalement par-rapport aux adaptateurs (8) et au-dessus de leurs extrémités supérieures et portée par un élément (17) de maintien transversal des adaptateurs (8) fixé sur l'ensemble de manutention (7) du couvercle (3). 2.- Réacteur nucléaire suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément (17) de maintien transversal des adaptateurs (8) comporte un anneau mécanosoudé (18) fixé sur l'ensemble de manutention (7) et relié par des tirants (20) articulés, à des parois de la piscine (5) du réacteur. 3.- Réacteur nucléaire suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la grille (16) du dispositif anti-éjection repose par l'intermédiaire de patins (31a, 31b, 31c, 31d) sur une surface supérieure de l'anneau (18) du dispositif de maintien transversal des adaptateurs (8). 4.- Réacteur nucléaire suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que les patins (31a, 31b, 31c) sont engagés chacun sur un pion de positionnement (35a) solidaire de l'anneau (18) et fixés par des boulons (36) sur l'anneau (18). 5.- Réacteur nucléaire suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que les patins (31a, 31b, 31c, 31d) de la grille (16) du dispositif de retenue anti-éjection sont constitués chacun par des prolongements longitudinaux de deux plaques (25e, 25f) de la structure en forme de grille (16) du dispositif de retenue reliés entre eux par une semelle d'appui (33), sous forme mécanosoudée. 6.- Réacteur nucléaire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la grille (16) comporte une pluralité de noeuds de jonction (26) entre les plaques (25, 27) situés chacun à l'aplomb d'un adaptateur (8). 7.- Réacteur nucléaire selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'un amortisseur (24) est intercalé entre chaque extrémité supérieure d'un adaptateur (8) et le noeud correspondant (26) de la structure (16) en forme de grille.