Brevet FR2874450A1 — publié le 20060224

La présente invention concerne un procédé de calage adaptatif des composants d'au moins une boucle d'un circuit primaire d'une centrale nucléaire après remplacement d'au moins un composant de cette boucle. L'invention concerne également un dispositif de calage adaptatif des composants d'au moins une boucle d'un circuit primaire d'une centrale nucléaire. Les réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent, à l'intérieur d'un bâtiment réacteur, une cuve renfermant le coeur du réacteur remplie d'eau sous pression ainsi qu'un circuit primaire constitué de plusieurs boucles en communication avec la cuve. Chacune des boucles du circuit primaire comporte un générateur de vapeur dans lequel l'eau sous pression se refroidit en échauffant et en vaporisant de l'eau alimentaire. Les générateurs de vapeur sont disposés dans des locaux appelés casemates aménagés à l'intérieur du bâtiment réacteur. De plus, la casemate de chaque boucle du circuit primaire renferme également, en plus du générateur de vapeur, une pompe primaire et les canalisations primaires permettant de relier la cuve du réacteur au générateur de vapeur et à la pompe primaire, respectivement ainsi qu'une canalisation permettant de relier le générateur de vapeur à la pompe primaire. L'eau sous pression de refroidissement du réacteur est mise en circulation dans la boucle par la pompe primaire correspondante. L'eau est chauffée au contact du coeur disposé dans la cuve du réacteur et parvient à la boîte à eau du générateur de vapeur par la canalisation primaire appelée branche chaude. L'eau circule ensuite dans les tubes du générateur de vapeur où elle se refroidit en échauffant et en vaporisant l'eau d'alimentation. Cette eau refroidie revient ensuite dans la partie de sortie de la boîte à eau du générateur de vapeur, puis est renvoyée à la cuve du réacteur par les canalisations appelées branches froides. La canalisation qui assure la jonction entre le générateur de vapeur et la pompe primaire a la forme d'un U et, pour cette raison, est désignée sous le nom de branche en U. La canalisation qui assure la jonction entre la pompe primaire et la cuve est désignée sous le nom de branche froide. Par ailleurs, la pression du circuit primaire est régulée par un élément relié à la branche chaude par l'intermédiaire d'une ligne d'expansion. Cet élément est désigné sous le nom de pressuriseur. Les principaux composants de chaque boucle du circuit primaire, c'est à dire le générateur de vapeur, la pompe primaire, la cuve et les canalisations reposent chacun sur au moins un appui appelé béquille ou anneau de supportage ou jupe selon le cas, relié à une structure fixe et qui, le plus souvent, est constituée par la casemate. De plus, chaque composant de la boucle primaire, c'est à dire le générateur de vapeur, la pompe primaire, la branche chaude, la branche froide, la branche en U et le pressuriseur est équipé de dispositifs anti-sismiques et antidébattements qui permettent d'assurer le maintien en position de ces éléments en toutes circonstances. Ces dispositifs sont désignés par le terme "butée". Les butées de chacun des composants sont équipées d'organes de calage qui permettent d'obtenir un jeu déterminé entre ce composant et chacune desdites butées qui correspond à un jeu requis et préétablit pendant le fonctionnement de la boucle du circuit primaire à une température et à une pression déterminées. Après un certain temps de fonctionnement, il peut s'avérer nécessaire de remplacer un composant d'une boucle, comme par exemple le générateur de vapeur, la pompe primaire, le pressuriseur ou tout ou partie d'une canalisation, ou plusieurs composants d'une même boucle. Cette opération de remplacement d'au moins un composant impose le démontage des organes de calage de ce composant, voire ceux de l'ensemble des composants constituant la boucle primaire. Après remplacement du composant, le calage de l'ensemble des composants de boucle primaire doit être de nouveau repris et recalculé complètement, car il n'est pas possible d'utiliser les mêmes épaisseurs des précédents organes de calage pour répondre aux critères requis du fait de la nouvelle position de la boucle à froid, des retraits des soudures et de la nouvelle position des composants à chaud. Ce problème est d'autant plus significatif dans le cas d'un remplacement du générateur de vapeur, car on ne peut pas prévoir comment va se déplacer la boucle après le remplacement ceci d'autant moins que l'incertitude de position des générateurs de vapeur est supérieur à l'écart entre le mini et le maxi admissible par le critère des jeux à obtenir à chaud. Par conséquent, le nouveau calage des composants de la boucle primaire devra prendre en compte la nouvelle position de la boucle à froid et l'estimation des dispersions probables dans la position du générateur de vapeur neuf. Jusqu'à présent, après le remplacement d'un composant de la boucle primaire et notamment du générateur de vapeur, le calage de cette boucle s'effectue en deux phases distinctes, dénommées respectivement les essais à chaud (coeur du réacteur non chargé) et les essais précritiques à chaud (coeur du réacteur chargé). Au départ des essais à chaud, aucun organe de calage n'est installé sur la plupart des butées des composants, et notamment au niveau du générateur de vapeur, de la branche U, de la branche chaude et de la pompe primaire. Lors de la montée en température, par paliers successifs, on procède à une surveillance de l'absence de contact entre ces composants et les butées correspondantes. A une température de l'ordre de 286 C et après un palier de 48 à 60 heures de stabilisation de la température et de la pression de la bouche primaire et de la stabilisation de la structure environnante, on relève les jeux entre ces composants et les butées sans cale et on agit de même après le retour à froid de la boucle. En fonction des jeux à chaud et à froid ainsi relevés, on calcule les organes de calage à mettre en place au niveau de chaque butée pour garantir un jeu à chaud dans les critères requis. Après avoir préparé et usiné les différents organes de calage, ils sont installés sur les butées après une redescente à froid de l'ensemble de la boucle primaire. Ensuite, après le montage des organes de calage avec la boucle primaire refroidie, on procède alors aux essais précritiques à chaud et on vérifie au niveau de chaque butée des différents composants, l'absence de contact entre ces éléments pendant la montée en température de la boucle primaire. A une température de l'ordre de 286 à la pression de 154 bar et après 72 heures de stabilisation de la température dont celle des structures environnantes et de la pression de la boucle primaire, les jeux sont contrôlés entre les organes de calage et les composants au niveau de chaque butée et les organes de calage sont éventuellement démontés et réusinés pour revenir dans les critères requis. Ce procédé de calage utilisé jusqu'à présent a des inconvénients qui résident principalement dans le temps nécessaire pour procéder au nouveau calage des composants de la boucle primaire notamment la réalisation des essais à chaud qui prennent plusieurs jours. En effet, les deux montées en température, c'est à dire les essais à chaud et les essais précritiques à chaud, entrecoupés par une redescente à froid de la boucle, demandent un temps d'intervention important ce qui bien évidemment augmente la durée d'interruption du fonctionnement de la tranche et les doses d'irradiation reçues par les personnels effectuant les opérations de remplacement et de calage. L'invention a pour but de proposer un procédé de calage adaptatif des composants d'au moins d'une boucle d'un circuit primaire d'une centrale nucléaire qui vise à simplifier les opérations de calage, à réduire le temps total de l'intervention nécessaire au remplacement du composant et à réduire l'exposition aux rayonnements du personnel effectuant les différentes opérations. L'invention a donc pour objet un procédé de calage adaptatif des composants d'au moins une boucle d'un circuit primaire d'une centrale nucléaire après remplacement d'au moins un composant de cette boucle, chacun desdits composants étant associés à au moins une butée munie d'organes de calage, caractérisé en ce que: - avant le démontage dudit composant, on relève à froid les jeux et les épaisseurs des organes de calage des butées des composants, - on procède au démontage dudit composant, puis au montage d'un composant neuf, - on relève les jeux entre les butées et le composant neuf, - on met en place à froid, au niveau de chaque butée, des organes de calage dont l'épaisseur a été calculée en fonction de l'épaisseur des organes de calage précédemment utilisés et du jeu précédemment mesuré au niveau de chaque butée, et - on adapte l'épaisseur des organes de calage au niveau de chaque butée au cours de la montée finale en température et en pression de la boucle du circuit primaire en fonction du jeu requis entre chaque composant et ces organes de calage. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - l'adaptation de l'épaisseur des organes de calage au niveau de chaque butée est réalisée par paliers pendant la montée en température et en pression sans passer par un retour à froid intermédiaire de la boucle, avant d'atteindre le palier final de fonctionnement, - après stabilisation de la température et de la pression de la boucle au palier final de fonctionnement, on affine le jeu entre chaque composant et ces organes de calage aux valeurs prédéterminées, - les paliers comprennent un premier palier par exemple à 120 C et 25 bar, un deuxième palier par exemple à 230 et 90 bar et un palier final par 15 exemple à 286 C et 154 bar. L'invention a également pour objet un dispositif de calage adaptatif des composants d'au moins une boucle d'un circuit primaire d'une centrale nucléaire après remplacement d'au moins un composant de cette boucle, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque composant, au moins une butée comportant un support de base relié à une structure fixe et des organes de calage formés par au moins une cale montée sur ledit support et au moins un élément complémentaire en coopération avec ladite cale pour adapter le jeu entre le composant et l'organe de calage correspondant en fonction d'un jeu requis. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue schématique en perspective d'une tranche d'une centrale nucléaire à eau sous pression, - la Fig. 2 est une vue schématique en perspective éclatée d'une partie d'une boucle d'un circuit primaire de la tranche représentée à la Fig. 1, 30 - la Fig. 3 est une vue schématique en perspective des butées et des organes de calage de la branche en U de la boucle du circuit primaire, - la Fig. 4 est une vue schématique en perspective éclatée d'une butée et des organes de calage de la branche en U de la boucle primaire. Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement une tranche d'une centrale nucléaire à eau sous pression qui comprend une cuve C et dans cet exemple, quatre boucles du circuit primaire comportant chacune un générateur de vapeur 1, une pompe primaire 2 et des canalisations primaires 3 et 4 permettant de relier la cuve C au générateur de vapeur 1 et à la pompe primaire 2, respectivement ainsi qu'une canalisation 5 permettant de relier le générateur de vapeur 1 à la pompe primaire 2 de la boucle correspondante. La tranche comprend aussi un pressuriseur 8 relié par une ligne d'expansion 9 à la canalisation primaire 3 d'une boucle. Sur la Fig. 2, on a représenté plus en détails une boucle du circuit primaire. Ainsi que montré sur cette figure, les canalisations primaires 3 et 5 sont reliées à la partie inférieure la du générateur de vapeur 1 qui constitue la boîte à eau de ce générateur de vapeur. L'eau sous pression de refroidissement du réacteur est mise en circulation dans la boucle par la pompe primaire 2. L'eau est chauffée au contact du coeur disposé dans la cuve C du réacteur, parvient à la boîte à eau la du générateur de vapeur 1 par la canalisation primaire 3 appelée branche chaude. L'eau circule ensuite dans les tubes du générateur de vapeur 1 où elle se refroidit en échauffant et en vaporisant l'eau d'alimentation. L'eau refroidie revient ensuite dans la partie de sortie de la boîte à eau la du générateur de vapeur 1, puis est envoyée à la cuve du réacteur par les canalisations 5 et 4, la canalisation 4 constituant la branche froide. La canalisation 5 qui assure la jonction entre le générateur de vapeur 1 et la pompe primaire 2 a la forme d'un U et, pour cette raison, est désignée sous le nom de branche en U. La pression de l'eau est régulée par le pressuriseur 8 relié à une canalisation 3 de la branche chaude par la ligne d'expansion 9. L'enveloppe du générateur de vapeur 1 est reliée, à sa partie supérieure, à une conduite 6 d'évacuation de la vapeur. Sur la Fig. 2, on a représenté également une partie du bâtiment du réacteur 10 qui renferme la cuve et l'ensemble du circuit primaire et qui comporte un local 11 ou casemate destiné à recevoir le générateur de vapeur 1 d'une boucle. Les principaux composants de la boucle primaire, c'est à dire le générateur de vapeur 1, la pompe primaire 2, la canalisation 3, la branche en U 5, le pressuriseur 8 ainsi que la cuve C sont associés chacun à un dispositif de calage qui doit répondre à des caractéristiques prédéterminées et bien précises. A titre d'exemple, les zones associées à un dispositif de calage comportant au moins une butée munie d'organes de calage sont notamment le calage entre le générateur de vapeur 1 et des ceintures 13 et 14, ainsi qu'entre la ceinture 14 et le local 11 pour les mouvements longitudinaux et verticaux, entre la pompe primaire 2 et le local 11 au moyen de butées portées par des appuis 25, entre la canalisation 3 et le local 11 et notamment le calage entre la branche en U 5 et le fond 12 du bâtiment 10 au moyen de butées. Dans un but de simplification et pour faciliter la compréhension les butées du dispositif de calage pour les composants de chaque boucle de la tranche ont toutes été désignées par la référence 30. Par ailleurs, le générateur de vapeur 1 est supporté par le fond 12 du local 11 au moyen d'appuis désignés dans leur ensemble par la référence 20. Les appuis 20 et 25 sont des appuis sur le fond et ne sont pas concernés par le dispositif de calage selon l'invention. Par contre, les butées 30 sont concernées par le dispositif de calage et les critères de jeux minimal et maximal pour la sûreté de chaque boucle de la tranche. Les mouvements de fonctionnement de la boucle, c'est à dire des canalisations et des composants sous l'effet d'efforts hydrauliques doivent être pris en compte et certaines butées sont là pour limiter ces débattements tandis que d'autres sont là pour limiter les déplacements des composants en cas séisme. En se reportant notamment aux figures 3 et 4, on va décrire un exemple d'une butée et notamment une butée 30 de la branche en U 5, les autres butées présentent des formes différentes, mais les éléments les composant sont tout à fait comparables. Ainsi que montré à la figure 3, la branche en U 5 comporte, au niveau de chacun de ses coudes 5a à 90 , une butée 30 qui se compose d'un support de base 31 relié à une structure fixe qui est constituée par le fond 12 du bâtiment 10, au moyen d'un berceau 32. Le support de base 31 peut avoir la forme d'un demi V ou tout autre forme. Ainsi que montré à la figure 4, le support de base 31 comporte une face 33 en regard du coude 5a correspondant de la branche en U 5 et sur laquelle sont montés, par des moyens appropriés de type classique et non représentés, des organes de calage désignés par la référence générale 35 à la figure 4. D'une manière générale, ces organes de calage 35 se composent d'au moins une cale 36 disposée sur la face 33 du support 31 et d'un ou de plusieurs éléments complémentaires 37 également appelés fourrures et qui, en coopération avec ladite cale 36, permettent d'adapter le jeu entre le coude 5a de la branche en U 5 et l'organe de calage 30 correspondant en fonction d'un jeu requis. Les organes de calage 35 comprenant ladite au moins cale 36 et un ou plusieurs éléments 37 sont montés libres dans une structure 38 afin de pouvoir se déformer librement sous l'action des gradients thermiques qu'il subissent. Après un certain temps de fonctionnement, il peut s'avérer nécessaire de remplacer un composant de la boucle, comme par exemple le générateur de vapeur 1, la pompe primaire 2, le pressuriseur 8 ou la cuve C ou tout ou partie des canalisations 3 et 4 ou de la branche en U 5, ou plusieurs composants simultanément. Cette opération de remplacement d'un ou de plusieurs composants impose le démontage des organes de calage du composant à remplacer, ainsi que des autres composants constituant la boucle. Après remplacement du composant défectueux, le calage des composants de la boucle primaire doit être de nouveau repris et recalculer complètement car il n'est pas possible d'utiliser les mêmes épaisseurs pour les cales 36 et les éléments complémentaires 37 afin de répondre aux critères requis du fait de la nouvelle position de la boucle à froid, des retraits des soudures et des dispersions probables dans la position des composants à chaud. Ce problème est d'autant plus significatif dans le cas du remplacement du générateur de vapeur 1, car il est difficile de prévoir comment va se placer le générateur de vapeur 1 neuf, donc la boucle primaire, après son remplacement ceci d'autant moins que l'incertitude de position des générateurs de vapeur est supérieure à l'écart entre le mini et le maxi admissibles par le critère des jeux à obtenir à chaud. Ainsi, le nouveau calage des composants de la boucle primaire doit prendre en compte la nouvelle position de la boucle à froid et l'estimation des dispersions probables dans la position du générateur de vapeur 1 neuf. Dans ce qui suit, on va décrire les étapes du procédé de calage selon l'invention en l'appliquant à la branche en U 5, les étapes du procédé de calage pour les autres composants comme par exemple le générateur de vapeur 1, la pompe primaire 2, le pressuriseur 8, étant identiques. Avant le démontage de l'ancienne branche en U 5 à remplacer, l'opérateur relève à froid, c'est-à-dire lorsque l'ensemble de la boucle est froide, les jeux entre les coudes 5a et les organes de calage 35 ainsi que les épaisseurs de ces organes de calage pour chacune des butées 30. Ensuite, l'opérateur procède au démontage des organes de calage 35 et au démontage de la branche en U 5 à remplacer. Après ce démontage, l'opérateur met en place la nouvelle branche en U 5 et relève les jeux entre la plaque 33 du support de base 31 de l'appui 30 et le coude 5a de la nouvelle branche en U 5, c'est-à-dire sans aucun organe de calage 35. L'opérateur met ensuite en place à froid, c'est-à- dire lorsque la boucle est froide, au niveau de chaque butée 30 des organes de calage 35 dont l'épaisseur a été calculée en fonction de l'épaisseur des organes de calage précédemment utilisés et du jeu précédemment mesuré au niveau de chaque butée 30. Enfin, l'opérateur adapte l'épaisseur des organes de calage 35 en retirant ou en rajoutant des éléments complémentaires 37 sur la cale 36 au niveau de chaque butée 30 au cours de la montée finale en température et en pression de la boucle du circuit primaire en fonction du jeu requis entre chaque coude 5a de la branche en U 5 et les organes de calage 35 correspondant. L'adaptation de l'épaisseur des organes de calage 35 au niveau de chaque butée 30 est réalisée par paliers pendant la montée en température et en pression de la boucle et cela sans passer par un retour à froid intermédiaire de cette boucle avant d'atteindre le palier final de fonctionnement. Les paliers comprennent un premier palier par exemple à 120 C et 25 bar, un deuxième palier par exemple à 230 C et 90 bar et un palier final par exemple à 286 C et 154 bar de 48 à 60 heures. A titre d'exemple, au premier palier si le jeu est inférieur à 2 mm entre le coude 5a et l'organe de calage 35, l'opérateur retire un élément complémentaire 37. Si au second palier le jeu est inférieur à 1 mm entre le coude 5a de la branche en U 5 et l'organe de calage 35, l'opérateur retire un autre élément complémentaire 37. Après stabilisation de la température et de la pression de la boucle au palier final de fonctionnement, l'opérateur affine le jeu entre chaque coude 5a de la branche en U 5 et ses organes de calage 35 aux valeurs prédéterminées par modification du nombre d'éléments complémentaires 37 ou par usinage de ces éléments complémentaires et qui doivent dans le cas de la branche en U 5 être de l'ordre de 2 mm. Les mêmes opérations sont effectuées au niveau de chaque butée des composants de la boucle. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir un calage adaptatif à froid sans nécessité de réaliser des essais à chaud et des essais précritiques à chaud entrecoupés par une redescente à froid de la boucle de telle sorte que le temps d'intervention est diminué de manière importante ainsi que la durée d'interruption du fonctionnement de la tranche, ce qui permet de réduire de manière significative les doses d'irradiation reçues par le personnel effectuant les opérations de remplacement. Le calage des composants de la boucle se fait donc maintenant après rechargement du coeur du réacteur en phase de prédémarage et il permet de conserver en tout temps un jeu compatible entre les composants et les butées avec les exigences du dossier de sûreté. REVENDICATIONS 1. Procédé de calage adaptatif des composants (1, 2, 3, 5, 8) d'au moins une boucle d'un circuit primaire d'une centrale nucléaire après remplacement d'au moins un composant (1, 2, 8) ou tout ou partie d'au moins un composant (3, 4, 5) de cette boucle, chacun desdits composants étant associés à au moins une butée (30) munie d'organes de calage (35), caractérisé en ce que - avant le démontage dudit composant (1, 2, 3, 4, 5, 8), on relève à froid les jeux et les épaisseurs des organes de calage (35) des butées (30) des composants (1, 2, 3, 5, 8), - on procède au démontage dudit composant (1, 2, 3, 4, 5, 8), puis au montage d'un composant neuf (1, 2, 3, 4, 5, 8), - on relève les jeux entre les butées (30) et le composant neuf (1, 2, 3, 5, 8), - on met en place à froid au niveau de chaque butée (30), des organes de calage (35) dont l'épaisseur a été calculée en fonction de l'épaisseur des organes de calage (35) précédemment utilisés et du jeu précédemment mesuré au niveau de chaque butée (30), et - on adapte l'épaisseur des organes de calage (35) au niveau de chaque butée (30) au cours de la montée finale en température et en pression de la boucle du circuit primaire en fonction du jeu requis entre chaque composant (1, 2, 3, 5, 8) et ses organes de calage (35). 2. Procédé de calage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'adaptation de l'épaisseur des organes de calage (35) au niveau de chaque butée (30) est réalisée par paliers pendant la montée en température et en pression sans passer par un retour à froid intermédiaire de la boucle avant d'atteindre le palier final de fonctionnement. 3. Procédé de calage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'après stabilisation de la température et de la pression de la boucle au palier final de fonctionnement, on affine le jeu entre chaque composant (1, 2, 3, 5, 8) et ses organes de calage (35) aux valeurs prédéterminées. 4. Procédé de calage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les paliers comprennent un premier palier par exemple à 120 C et 25 bar, un deuxième palier par exemple à 230 C et 90 bar et un palier final par exemple à 286 C et 154 bar. 5. Dispositif de calage adaptatif des composants (1, 2, 3, 5, 8) d'au moins une boucle d'un circuit primaire d'une centrale nucléaire après remplacement d'au moins un composant (1, 2, 8) ou tout ou partie d'au moins un composant (3, 4, 5) de cette boucle, caractérisé en qu'il comprend, pour chaque composant (1, 2, 3, 5, 8), au moins une butée (30) comportant un support de base relié à une structure fixe et des organes de calage (35) formés par au moins une cale (36) montée sur le support et au moins un élément complémentaire (37) en coopération avec ladite cale (36) pour adapter le jeu entre le composant et l'organe de calage correspondant en fonction d'un jeu requis.