Brevet FR2753298A1 — publié le 19980313

MODULE AMORTISSANT DE CHUTE D'UN PLATELAGE DE RÉACTEUR NUCLEAIRE ET SYSTEME DE POSE DE CES MODULES DESCRIPTION L'invention concerne un module amortissant de chute d'un platelage de réacteur nucléaire ainsi qu T un système destiné à poser de tels modules. Les platelages considérés ici sont des planchers métalliques disposés dans des cuves de réacteur nucléaire, suspendus au bouchon qui ferme la cuve et porte le coeur du réacteur. Si la suspension du platelage cédait par suite d'un accident, il tomberait et son bord heurterait une circonférence de la cuve qui risquerait fort d'être endommagée. L'invention provient donc de la volonté d'atténuer ce choc potentiel au moyen de modules amortissants intercalés entre le platelage et le fond de la cuve. A la connaissance de llinventeur, il s'agit d'un dispositif de genre totalement nouveau car rien ne semble avoir été prévu sur les réacteurs existants. L'objet essentiel des modules amortissants proposés ici est donc d'absorber une énergie de choc importante produite par un platelage très lourdement chargé. I1 est par ailleurs avantageux de ne pas tolérer une chute importante du platelage afin de limiter les déplacements qui pourraient produire des défauts de fonctionnement dans la cuve, si par exemple certains dispositifs situés sous le platelage étaient comprimés et écrasés et si certain mécanismes étaient déréglés et disjoints : on pourrait craindre ainsi des difficultés pour introduire les barres de commande. I1 faut aussi pouvoir placer avec précision les modules à l'endroit souhaité, bien qu'il soit exigu, peu accessible et qulil ne soit pas délimité sur la cuve en effet, l'invention a été conçue également pour les réacteurs existants, dont la cuve est déjà remplie de réfrigérant. I1 faut enfin que les modules n'interrompent pas la circulation du réfrigérant entre le platelage et la cuve. Un module satisfaisant à toutes ces exigences comprend une structure amortissante à clairevoie, des billes placées sous la structure amortissante et rétractiles dans la structure amortissante, et une structure en antenne dirigée au-dessus de la structure amortissante et placée près d'un bord de la structure amortissante. Quand un module est posé sur le fond de la cuve, qui est bombé, les billes lui permettent de rouler jusqu'à ce que son antenne touche le bord du platelage. Le module s'oriente convenablement en tournant autour de l'antenne. La structure amortissante à claire-voie permet le passage du réfrigérant, même si une chute du platelage l'écrasait : elle peut être formée de barres métalliques en treillis. Enfin, la possibilité donnée aux billes de se rétracter sous la charge dans la structure à claire-voie permet que le module amortissant appuie sur la cuve par toute sa surface une fois que le platelage est tombé. Ces éléments de l'invention, ainsi que d'autres, vont être décrits plus en détail à l'aide des figures suivantes, annexées à titre illustratif et non limitatif la figure 1 illustre un réacteur et la disposition d'ensemble des modules amortissants la figure 2 et la figure 3 représentent un module amortissant en coupe longitudinale et en vue de dessus la figure 4 représente le mode de pose des éléments amortissants et la figure 5 représente plus complètement le système de manutention pour poser les modules. L'invention est décrite pour un réacteur nucléaire à neutrons rapides dont le réfrigérant emplissant la cuve est du sodium liquide, quoiqu'elle puisse probablement être utilisée pour d'autres genres de réacteurs. Le réacteur de la figure 1 possède une cuve 1 dont le fond 2 est bombé vers le bas et qui contient un coeur 3 posé sur une platelage 4 suspendu au bouchon (non représenté ici) de la cuve. Le platelage s'étend un peu au-dessus du fond, et les modules amortissants 5 conformes à l'invention sont disposés en couronne entre le bord du platelage 4 et le fond 2. Un système de manutention 20 permet de les poser ; il est retiré quand le réacteur nucléaire est mis en fonctionnement. On se reporte maintenant aux figures 2 et 3. Un module amortissant 5 comprend avant tout une structure amortissante 6 composée d'un treillis de barres métalliques 7 horizontales et entrecroisées, orthogonales d'une couche à l'autre. On trouve aussi trois billes 8 disposées en triangle isocèle sous la structure amortissante 6, et de façon à dépasser à demi de sa surface inférieure, constituée par une semelle 9 de tôle. La semelle 9 est traversée par les billes 8, à l'emplacement de logements 10 internes à la structure amortissante 6 et en fait délimités par certaines des barres 7 des différentes couches. Les billes 8 sont retenues dans des cages 11 en tôle fine ouvertes vers le bas et serties dans l'ouverture des logements 10. Les cages 11 et les billes 8 occupent donc l'entrée des logements 10, en bas de ceux-ci, et les logements 10 restent dégagés derrière les billes 8. Une antenne 12 dépasse de la structure amortissante 6 à sa surface supérieure. I1 s'agit d'un doigt métallique dirigé vers le haut et dont la base est engagée dans la structure amortissante 6. L'antenne 12 est située près du bord arrière de la structure amortissante 6, entre deux des billes 8 situées plus sur les côtés de celle-ci, alors que la troisième bille 8 est située près du centre du bord avant de la structure amortissante 6, devant l'antenne 12. Enfin, un filetage femelle 13 est ménagé au centre de la surface supérieure de la structure amortissante 6, sur une plaquette 14 soudée aux barres 7 voisines. On voit à la figure 4 qu'une fois qu'un module 5 est descendu presque au fond de la cuve 1 par le système de manutention 20, puis qu'il est lâché, il touche ce fond 2 par les billes 8 et se met à rouler vers le centre de la cuve 1 en suivant l'inclinaison du fond 2. Quand son antenne 12 touche le bord 15 du platelage 4, il se met à tourner autour de l'antenne 12 jusqu'à etre bien orienté, avec la structure amortissante 6 située sous l'arête 16 du platelage 4 qui heurterait la cuve 1 en cas de chute. Si une telle chute se produisait maintenant, l'arête 16 écraserait la structure amortissante 6 en déformant les barres 7 aux espaces compris entre les barres 7 de la couche sous-jacente. Autrement dit, les barres 7 seraient fléchies en plusieurs endroits et absorberaient ainsi une grande énergie. En même temps, l'effort de pesée exercé sur les billes 8 déformerait ou crèverait le fond des cages 11, et les billes 8 se rétracteraient en s'enfonçant dans leur logement 10, si bien que la semelle 9 toucherait le fond 2. La pression exercée par le platelage 4 serait alors étalée sur une superficie assez importante du fond 2, qui serait susceptible de résister. La semelle 9 et la structure amortissante 6 pourraient subir une déformation d'ensemble et suivre la courbure du fond 2. Enfin, on voit que la structure amortissante 6 est à claire-voie, ce qui laisse circuler commodément le sodium liquide entre le platelage 4 et le fond 2 même si la hauteur de la structure amortissante 6 n'est que de peu inférieure à leur distance. Cette perméabilité des structures amortissantes 6 demeure même quand une chute s'est produite et que les barres 7 sont déformées. Le système de manutention 20 s'étend à côté du platelage 4 et comprend un bras 24 vertical et coulissant, le long duquel s'étend une tige 22 pivotante également verticale et dont le bout inférieur est terminé par un filetage mâle 23 pouvant être engagé dans le filetage femelle 13 des modules 5. Le système de manutention 20 est complété par un bras 24 dont le bras est muni de deux perçages 25 et 26 à travers lesquels passent respectivement la tige 22 et l'antenne 12 du module 5 tenu. En vérité, la tige 22 a un diamètre supérieur à celui du premier perçage 25, à l'exception d'un endroit entaillé par une gorge 27, et c'est précisément cet endroit qui est engagé dans le perçage 25. Ainsi, la tige 22 est retenue par le bras 24 en direction verticale. Le procédé de pose des modules 5 consiste à les fixer à la tige 22 par l'engagement des filetages 13 et 23 et à descendre le bras 24. Quand les modules 5 arrivent près du fond 2 de la cuve 1, on tourne la tige 22 pour dévisser les filetages 13 et 23, et comme le module 5 tenu ne peut tourner à cause de l'antenne 12 retenue dans le second perçage 26, il tombe au fond 2 de la cuve 1. Le système de manutention 20 est encore utilisé quand le module 5 a glissé jusqu'au platelage 4 : le bras 24 est encore descendu un peu, presque jusqu'au fond 2, puis il est tourné pour que son extrémité coudée pivote et touche le module 5 et le repousse de côté, ainsi que les modules 5 précédemment posés. On arrive ainsi à poser successivement tous les modules en couronne quoique le système de manutention 20 reste au même endroit. Le cas échéant, le bras 24 peut être tourné alternativement dans un sens et dans l'autre, pour ne pas pousser plus d'une demi-couronne de modules 5 à la fois. Les organes de commande du système de manutention 20 sont schématisés à la figure 5 ; ils s'étendent au-dessus du bouchon 28 de la cuve 1 et sont plus précisément placés au-dessus du perçage 29 du bouchon 28. Ils comprennent un étui 30 dans lequel le bras 24 et la tige 22 peuvent être soulevés. Le bras 24 arrive alors à hauteur d'un sas 31 par lequel les modules 5 peuvent être introduits dans l'étui 30 ; des boîtes à gant 32 permettent de visser les modules 5 au bras 24. Une glissière 33 coulissant dans le sas 31 porte les modules 5 jusqu a l'emplacement souhaité. Un joint tournant 34 divise en fait l'étui 30 en deux parties : une partie inférieure porteuse des équipements signalés jusqu'ici et une partie supérieure tournant sous l'action d'un moteur 35. C'est à cette partie que le système de manutention 20 est suspendu, par l'intermédiaire dlun treuil 36 qui permet de le descendre dans la cuve 1. Quand le moteur 35 est mis en marche, la partie supérieure de l'étui 30 tourne et entraîne avec elle le bras 24, ce qui assure la poussée des trains de modules 5 évoquée ci-dessus. Enfin, un autre moteur 37 fixé au sommet du bras 24 est responsable de la rotation de la tige 22 et du dévissage des modules 5. D'autres éléments moins importants pour la compréhension du dispositif sont ajoutés, tels que des moyens de soutien 38 et de guidage de la partie supérieure de l'étui 30, une vanne 39 située juste audessus du perçage 29 et qui isole le contenu de la cuve 1 hors des manoeuvres de placement des modules 5 et un vérin de verrouillage 40 du système de manutention 20, qui appuie sur le bras 24. Si le système de manutention 20 et ces organes de commande sont nouveaux, des perçages tels que le perçage 29 existent déjà sur certains réacteurs en service et permettent donc l'emploi de l'invention. Si les modules devaient être montés sur de nouveaux réacteurs, le système de manutention 20 deviendrait cependant inutile et tous les modules seraient placés à la main à leur endroit définitif avant de verser le sodium dans la cuve 1. REVEND I CAT IONS 1. Module (5) amortissant de chute d'un platelage (4) de réacteur nucléaire, porteur d'éléments combustibles (3), sur une cuve (1) de ce réacteur, comprenant une structure amortissante (6) à clairevoie, des billes (8) placées sous la structure amortissante et rétractiles dans la structure amortissante (6), et une structure en antenne (12) dirigée au-dessus de la structure amortissante et placée près d'un bord de la structure amortissante (6). 2. Module amortissant suivant la revendication 1, dans lequel la structure amortissante (6) est un treillis de barres métalliques (7). 3. Module amortissant suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel les billes (8) sont engagées dans des cages déformables (11) serties dans des logements (10) de la structure amortissante (6) qui présentent une partie vide derrière les cages (11). 4. Module amortissant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant une semelle déformable (9) sous la structure amortissante traversée par les billes. 5. Module amortissant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel un filetage (13) est disposé sur la structure amortissante (6). 6. Système de manutention (20) destiné à poser des modules amortissants (5) suivant la revendication 5 sur la cuve (1), comprenant une tige verticale pivotante (22) terminée en bas par un filetage (23) complémentaire du filetage (13) des modules amortissants (5), et un bras (24), muni d'un premier perçage (25) de passage de la tige (22), qui y est engagée par une partie entaillée (27), et d'un second perçage (26) de passage de l'antenne (12) des modules (5).