Brevet FR2915308A1 — publié le 20081024

EQUIPEMENT DE PROTECTION CONTRE LA POLLUTION D'UNE CUVE DE REACTEUR NUCLEAIRE, ET PROCEDE DE MISE EN OEUVRE D'UN TEL EQUIPEMENT. L'invention est relative à un équipement de protection contre la pollution d'une cuve de réacteur nucléaire dont le couvercle a été démonté, notamment pour un chargement de combustible, le risque de pollution provenant en particulier de la décontamination des parois de la piscine surmontant le réacteur et vidée de son eau, cet équipement comprenant un écran pour couvrir le sommet de la cuve. Les réacteurs nucléaires à eau sous pression REP sont généralement arrêtés tous les douze mois pour un remplacement partiel du combustible et des travaux de maintenance. Pour ces opérations, la piscine qui surmonte le réacteur est vidée de son eau et le couvercle de la cuve est démonté et déposé, par un moyen de levage, à l'écart de la cuve. La zone inférieure de la piscine, voisine de la cuve, présente une contamination radioactive qu'il convient d'éliminer au maximum avant que du personnel de maintenance n'intervienne dans le fond de la piscine autour de la cuve. La décontamination de la partie inférieure des parois de la piscine est réalisée généralement par projection d'eau sous pression par des techniciens équipés de tenues spéciales. Lors de cette décontamination, il faut absolument éviter une pollution de la cuve du réacteur par l'eau projetée sur les parois de la piscine. Jusqu'à présent, pour permettre l'opération de décontamination des parois de la piscine vidée, sans entraîner une pollution de la cuve, une coiffe de protection est fixée de manière étanche sur la cuve pendant cette opération de décontamination. Lorsque l'opération est terminée, la coiffe est démontée puis évacuée pour subir elle-même une décontamination. Le couvercle du réacteur est ensuite remis en place. Toutes ces opérations sont relativement longues et coûteuses, car la perte de production d'électricité d'une centrale nucléaire équipée du réacteur dépend directement de la durée de ces opérations. L'invention a pour but, surtout, de fournir un équipement de protection contre la pollution d'une cuve de réacteur nucléaire qui permet de réaliser plus simplement et plus rapidement les opérations de décontamination des parois de la piscine vidée tout en assurant une protection efficace de la cuve de réacteur. Selon l'invention, un équipement de protection contre la pollution d'une cuve de réacteur nucléaire dont le couvercle a été démonté, du genre défini précédemment, est caractérisé en ce que : - l'écran de protection est constitué par une jupe en matière souple flexible, - la partie haute de la jupe est prévue pour être fixée de manière à entourer la partie supérieure du couvercle de cuve alors qu'il est placé au-dessus de la cuve, la jupe pouvant pendre vers le bas en entourant le couvercle et le haut de la cuve, - et la partie inférieure de la jupe est serrée de manière étanche contre le pourtour de la cuve. De préférence, l'équipement comporte un joint gonflable disposé sur tout le pourtour de la cuve entre une bride du couvercle et une bride de la cuve, ce joint se trouvant entouré par la partie inférieure de la jupe. Avantageusement, la jupe est consommable, pour être envoyée aux déchets après un usage. Le joint gonflable est également consommable, pour être envoyé aux déchets après usage. La jupe peut être en une feuille de matière plastique. Le joint gonflable peut être réalisé en matière plastique, avantageusement en Prodène 20 346. L'invention est également relative à un procédé pour la mise en oeuvre de l'équipement de protection tel que défini précédemment, ce procédé étant caractérisé en ce que : - la partie haute de la jupe est attachée de manière à entourer la 25 partie supérieure du couvercle, suspendu à un moyen de levage, afin de pouvoir pendre vers le bas, - le couvercle de cuve, entouré par la jupe, est placé au-dessus de la cuve et posé sur celle-ci, - la partie inférieure de la jupe est serrée de manière étanche contre 30 le pourtour de la bride de la cuve voisine de celle du couvercle, - la décontamination des parois de la piscine est effectuée, - la jupe est retirée et évacuée aux déchets, - les travaux éventuels de maintenance sont effectués, - et l'assemblage définitif du couvercle sur la cuve est réalisé. 35 De préférence, un joint gonflable est disposé sur tout le pourtour de la cuve entre le couvercle et la cuve, le joint est gonflé pour établir une étanchéité pendant la décontamination, le joint est ensuite entouré par la jupe, puis après opération le joint est dégonflé et mis aux déchets. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins : Fig.1 est une coupe verticale schématique simplifiée, avec parties en extérieur, d'un réacteur nucléaire et de son bâtiment. Fig.2 est une coupe schématique verticale simplifiée de la cuve du réacteur dont le couvercle a été démonté et sur laquelle est installée une coiffe de protection pour la décontamination de la piscine, selon l'état de la technique. Fig.3 est une coupe verticale schématique de la cuve de réacteur nucléaire muni de son couvercle représenté en extérieur. Fig.4 est une vue en extérieur à plus grande échelle du couvercle de la cuve de réacteur sur lequel est installée une jupe de protection selon l'invention, avec parties arrachées. Fig.5 est une coupe verticale schématique de la cuve avec le couvercle représenté en extérieur posé sur la cuve, la jupe de protection étant 20 serrée autour de la cuve pour l'opération de décontamination, et Fig.6 est une coupe verticale schématique à plus grande échelle d'une partie du couvercle et de la cuve sur laquelle est installé l'équipement de protection selon l'invention. En se reportant à Fig.1 des dessins, on peut voir, sommairement 25 représenté, un réacteur nucléaire 1 à eau sous pression REP d'une centrale de production d'électricité. Le réacteur 1 est entouré par un bâtiment 2 qui comporte, en partie haute, un moyen de levage 3 constitué par un pont tournant. Le réacteur 1 comporte une cuve 4 installée dans un puits 5 et fermée de manière étanche en fonctionnement par un couvercle de cuve 6. La cuve 4 30 est surmontée d'une piscine 7 qui est remplie d'eau lors du fonctionnement du réacteur. Pour procéder aux opérations de remplacement du combustible nucléaire A, il est nécessaire de vider la piscine 7 de son eau, puis de réaliser la dépose du couvercle de cuve 6 à l'écart de la cuve 4. Pour divers travaux, 35 notamment des travaux de maintenance, du personnel doit descendre dans la piscine vidée 7 et travailler autour de la cuve ouverte 4. Ensuite, le couvercle 6 est à nouveau fixé sur la cuve. L'ambiance dosimétrique, notamment en raison de la contamination des parois inférieures 7a de la piscine, est telle qu'une décontamination de cette zone doit être réalisée pour permettre au personnel, équipé de tenues adéquates, de séjourner un temps suffisant autour de la cuve pour effectuer les travaux nécessaires. L'opération de décontamination de la zone inférieure 7a de la piscine et de l'environnement de la cuve ouverte 4 ne peut être effectuée qu'aux conditions suivantes : - aucune intrusion de corps étranger dans la cuve 4 ; - aucun choc sur le plan de joint de la cuve 4 avec son couvercle 6 déposé ; - absence de mélange entre l'eau de décontamination et le circuit primaire de fluide circulant dans la cuve 4, en empêchant toute entrée de l'eau de décontamination dans la cuve 4. La décontamination de la zone 7a de la piscine est réalisée par projection d'eau sous pression par des personnes spécialement équipées de tenues protectrices, qui manipulent des lances d'eau sous pression. Selon l'état de la technique, comme illustré sur Fig.2, l'équipement de protection de la cuve 4, dont le couvercle a été retiré, comprend une coiffe rigide 8 installée de manière étanche sur la partie supérieure de la cuve 4. La coiffe 8 doit donc être posée et fixée sur la cuve 4 avant l'opération de décontamination de la zone 7a des parois de la piscine. La coiffe 8 doit ensuite être déposée et évacuée, pour subir elle-même une décontamination puisqu'elle aura été en contact avec l'eau de décontamination des parois 7a. Les dimensions de la coiffe 8 sont de plusieurs mètres, aussi bien en diamètre qu'en hauteur, de sorte que la manipulation de cette coiffe 8 nécessite l'utilisation du moyen de levage 3 et que le stockage de cette coiffe 8, en particulier pour sa décontamination après usage, nécessite beaucoup d'espace. Aussi, les opérations de décontamination des parois 7a, selon l'état de la technique, prennent beaucoup de temps, ce qui entraîne une longue durée d'interruption de la production du réacteur. L'utilisation de la coiffe de protection 8 requiert la réalisation d'un ensemble d'opérations connexes dont certaines sont critiques : -l'ouverture et la fermeture d'un tampon d'accès matériel pour l'évacuation de la coiffe de protection après utilisation ; - réalisation de la coiffe en deux parties, en raison de ses dimensions, 35 et assemblage de ces deux parties de la coiffe en vue de sa pose, alors que le coeur de la cuve de réacteur est chargé ; - pose de protections dites légères , mises en place sur le plan de joint de la cuve. Ces protections peuvent se présenter sous la forme de secteurs de matière plastique manipulables à la main. Leur mise en place avant décontamination nécessite l'action d'un agent dans une zone à fort rayonnement. Après décontamination des parois 7a, la coiffe 8 est déposée et le couvercle 6 de réacteur est fixé sur la cuve 4 comme illustré sur Flg.3. Afin de s'affranchir d'une partie de ces opérations, pour rendre l'intervention plus rapide, selon l'invention, l'écran de protection de la cuve est constitué par une jupe 9 (Fig.4) en matière souple, flexible, notamment réalisée à partir d'une feuille de matière plastique. La partie haute de la jupe est prévue pour être fixée de manière à entourer la partie supérieure du couvercle 6 alors qu'il est déposé, à l'écart de la cuve (Fig.4), sur un support B. La jupe 9 est suspendue au couvercle par des crochets 10 mis en place à l'aide de perches télescopiques adaptées. Ces crochets traversent la jupe par des inserts métalliques, notamment sous forme d'oeillets fixés dans la jupe. Un adhésif est mis en place autour des crochets pour éliminer le risque de perte de ceux-ci. La jupe est provisoirement roulée sur elle-même, en partie basse 9a, comme illustré sur Fig.4, pour ne pas dépasser de l'encombrement nominal du couvercle 6 lors de la manutention. La jupe 9 peut être réalisée en deux ou trois parties reliées, de manière étanche, par un dispositif d'ajustement (non représenté sur le dessin) repositionnable au niveau du passage de colonnes de guidage utilisées lors des manutentions au-dessus de la cuve 4. La jupe 9 est réalisée en une matière qui permet de donner à cette jupe les caractéristiques suivantes : - étanchéité ; - haute résistance à l'arrachement ; - excellente compactabilité. Avant mise en place de la partie inférieure 9a de la jupe autour d'une bride 12 de la cuve prévue pour coopérer avec une bride correspondante 13 du couvercle, un joint torique gonflable 14 est prédisposé sous la bride 13 du couvercle, et le joint 14 est maintenu par son élasticité autour de la bride 13, en particulier autour de pions 13a (Fig.6) prévus dans des logements verticaux de la bride 13 et faisant saillie verticalement vers le bas pour entrer dans des logements correspondants de la bride 12 de la cuve et assurer le centrage du couvercle sur la cuve. Le joint 14 peut également être maintenu par des adhésifs qui permettent d'assurer sa position durant les phases de manutentions du couvercle. Le couvercle 6, équipé de la jupe 9, est placé par le moyen de levage 5 3 au-dessus de la cuve 4 et descendu jusqu'à reposer sur la cuve, sans toutefois être fixé de manière définitive. Une fois que le couvercle 6 est posé sur la cuve 4, comme illustré sur Fig.5 et 6, le joint 14 est positionné entre le périmètre extérieur de la partie basse de la bride 13 du couvercle 6 et de la bride 12 de la cuve. Un gonflage, 10 de préférence à l'air, du joint torique 14 est réalisé à l'aide d' un adaptateur spécifique qui permet de limiter la montée en pression et d'être sûr de ne pas dépasser la limite élastique du matériau du joint. La partie inférieure 9a de la jupe est alors déroulée et serrée de manière étanche autour de la cuve, à l'aide d'un système à filin 11 intégré 15 assurant un serrage circonférentiel. Le joint 14 formé par un tore gonflable, est réalisé à partir d'un matériau : souple ; - léger ; présentant une excellente compactabilité. Le joint gonflable 14 est avantageusement réalisé en matière plastique, en particulier en Prodène 346. Une valve spécifique est prévue sur le joint 14 pour permettre un dégonflage rapide. Le joint 14 présente les qualités mécaniques suivantes : déformation homogène ; - résistance à l'éclatement ; compactable ; pas d'ion halogène ; - suffisamment dur pour résister à la pression ; suffisamment mince pour assurer une bonne étanchéité et éviter les fuites entre couvercle et cuve ; - élasticité suffisante pour s'adapter aux rayons de la bride de la cuve. Le personnel assurant la mise en place de la jupe 9 et du joint 14 est 35 équipé d'une tenue de protection ventilée. Le rayon intérieur du joint 14 est adapté à celui du couvercle et de la cuve et peut être de l'ordre de deux mètres 20 25 30 quarante (le périmètre étant de quatorze mètres) ou plus. Le diamètre moyen de la section torique, une fois gonflée, peut être de l'ordre de 60mm. Le joint gonflable 14 est prévu pour favoriser sa mise en position entre les brides 12 et 13 de la cuve et du couvercle. Le contact du joint avec les brides doit être continu sur la périphérie. La double protection assurée par la jupe 9 et par le joint 14 permet une propreté absolue des plans de joint de la cuve et du couvercle en évitant tout corps étranger et toute trace d'eau au niveau de ces plans de joint. La jupe 9 assure par ailleurs une protection du couvercle de cuve 6 contre les protections générées lors de la décontamination des parois de la piscine ; il s'agit d'une protection à la fois contre la contamination et contre la corrosion. L'étanchéité au niveau du plan de joint de la cuve est assurée dans les meilleurs conditions pendant l'opération de décontamination des parois de la piscine. La mise en oeuvre de l'équipement selon l'invention lors d'une opération de remplacement du combustible nucléaire dans la cuve 4 est la suivante. Après arrêt du réacteur, la piscine 7 est vidée de son eau et le couvercle 6 est désolidarisé de la cuve 4 et retiré de cette cuve à l'aide du moyen de levage 3. Ces opérations peuvent être commandées à distance, de même que le remplacement du combustible nucléaire dans la cuve 4. Des opérations de maintenance et de vérification nécessitent alors l'intervention de personnel dans le fond de la piscine 7 vidée, autour de la cuve. L'opération de décontamination des parois 7a de la piscine peut être effectuée rapidement en évitant toute pollution de la cuve 4 grâce à l'équipement de protection de l'invention. Comme illustré sur Fig.4, alors que le couvercle 6 a été déposé de la cuve 4 et installé sur un support provisoire B à l'écart de cette cuve, dans le bâtiment 2, la jupe 9 est suspendue, en partie haute, sur tout le pourtour du couvercle. Le joint torique gonflable 14 est prédisposé sur la bride 13 du couvercle et est maintenu par son élasticité autour de celle-ci et des pions 13a. Le joint 14 n'est pas encore gonflé. Le moyen de levage 3 assure alors le déplacement du couvercle 6 35 pour l'amener au-dessus de la cuve 4 en engageant des moyens de guidage prévus à cet effet (non représentés). Du personnel équipé d'une tenue de protection ventilée descend alors dans la piscine 7. Le joint 14 est positionné entre le périmètre extérieur de la partie basse de la bride 13 du couvercle et la bride 12 de la cuve. Le couvercle est posé sur la cuve de sorte que le poids du couvercle n'est plus supporté par le moyen de levage 3. Le gonflage du joint 14 est ensuite réalisé ce qui permet un contact continu du joint 14 avec les brides 12 et 13 et une excellente étanchéité. La partie inférieure de la jupe 9 est ensuite déroulée de manière à entourer le joint 14. Le bas de la jupe est serré de manière étanche à l'aide du 10 filin 11 autour de la bride 12 de la cuve. Lors de la mise en place de la jupe 9 et du joint 14 sur le couvercle un contrôle est effectué concernant : - la tenue à la pression du joint 14 ; - la fixation provisoire des éléments pour la phase de manutention. 15 Une fois le couvercle posé sur la cuve, un contrôle est réalisé pour s'assurer de la position correcte des éléments : joint et jupe, ainsi que le gonflage requis du joint. Ces différentes opérations ont pu s'effectuer très rapidement. Le personnel se trouvant au fond de la piscine procède alors à la 20 décontamination des parois 7a de la piscine et du fond à l'aide de jets de liquide sous pression. L'équipement de protection de l'invention empêche toute pollution de la cuve par ce liquide qui est évacué aux déchets. Lorsque l'opération de décontamination est terminée, les éléments de l'équipement de protection à savoir la jupe 9 et le joint 14, sont évacués sous la 25 forme de déchets compactables. La partie inférieure 9a de la jupe 11 est desserrée et dégagée de la cuve 12 pour permettre d'accéder au joint 14. Celui-ci est dégonflé rapidement grâce à une valve de décharge rapide qui limite le temps d'exposition. Le joint 14 est ensuite découpé et évacué. 30 La jupe 9 est décrochée à l'aide de perches télescopiques. Elle est ensuite évacuée en tant que déchet. Le tri des matériaux contaminés se fait à la source. Les éléments métalliques sont extraits des éléments compactables. Au moment de l'évacuation des déchets formés par le joint 14 et la 35 jupe 9, un contrôle visuel de propreté est réalisé afin de s'assurer de l'absence de traces d'eau ou de corps étranger autour du couvercle. Les opérations de décontamination des parois 7a effectuées, il est possible maintenant au personnel destiné à assurer la maintenance et la fermeture définitive de la cuve de descendre et de séjourner quelque temps, avec une tenue de protection, dans la piscine 7. L'équipement de protection selon l'invention est plus léger et plus simple à manipuler que l'équipement proposé selon l'état de la technique. L'équipement selon l'invention est mis en place directement sur le couvercle de la cuve, ce qui permet de réaliser les opérations intermédiaires en toute sécurité et de réduire de manière significative la durée de l'intervention. L'équipement selon l'invention permet de réduire de plusieurs heures, de l'ordre de six heures ou plus, la durée de l'intervention pour le remplacement de combustible. L'exposition dosimétrique des intervenants est diminuée grâce à un mode opératoire simplifié. Le volume de déchets produit est limité grâce à la conception de cet équipement fabriqué sur mesure avec des matériaux facilement compactables et déchiquetables. REVENDICATIONS 1. Equipement de protection contre la pollution d'une cuve de réacteur nucléaire dont le couvercle a été démonté, notamment pour un chargement de combustible, le risque de pollution provenant en particulier de la décontamination des parois de la piscine surmontant le réacteur et vidée de son eau, équipement qui comprend un écran pour couvrir le sommet de la cuve, caractérisé en ce que : - l'écran de protection est constitué par une jupe (9) en matière souple, - la partie haute de la jupe est prévue pour être fixée de manière à entourer la partie supérieure du couvercle (6) de cuve alors qu'il est placé au-dessus de la cuve, la jupe pouvant pendre vers le bas en entourant le couvercle et le haut de la cuve, - et la partie inférieure (9a) de la jupe est serrée de manière étanche contre le pourtour de la cuve (4). 2. Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un joint gonflable (14) disposé sur tout le pourtour de la cuve (4) entre une bride (13) du couvercle et une bride (12) de la cuve, ce joint se trouvant entouré par la partie inférieure (9a) de la jupe. 3. Equipement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la jupe (9) est consommable, pour être envoyée aux déchets après un usage. 4. Equipement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le joint gonflable (14) est consommable, pour être envoyé aux déchets après un usage. 5. Equipement selon l'une quelconque des revendications précédentes, 30 caractérisé en ce que la jupe (9) est en une feuille de matière plastique. 6. Equipement selon la revendication 2 ou 4, caractérisé en ce que le joint gonflable est en matière plastique. 35 7. Equipement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le joint gonflable est en Prodène 346.25 8. Procédé pour la mise en oeuvre d'un équipement selon l'une quelconque des revendications précédentes afin de protéger de la pollution une cuve (4) de réacteur nucléaire dont le couvercle est démonté, en particulier pour un chargement de combustible, lors de la décontamination des parois de la piscine vidée de son eau surmontant le réacteur, caractérisé en ce que : - la partie haute de la jupe (9) est attachée de manière à entourer la partie supérieure du couvercle, suspendu à un moyen de levage, afin de pouvoir pendre vers le bas, - le couvercle de cuve (6), entouré par la jupe, est placé au-dessus de la cuve 10 et posé sur celle-ci, - la partie inférieure (9a) de la jupe est serrée de manière étanche contre le pourtour de la bride de la cuve voisine de celle du couvercle, - la décontamination des parois (7a) de la piscine est effectuée, - la jupe (9) est retirée et évacuée aux déchets, 15 - les travaux éventuels de maintenance sont effectués, - et l'assemblage définitif du couvercle sur la cuve est réalisé. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un joint gonflable (14) est disposé sur tout le pourtour de la cuve entre le couvercle (6) et la cuve (4), 20 le joint (14) est gonflé pour établir une étanchéité pendant la décontamination, le joint est ensuite entouré par la jupe (9), puis après opération le joint est dégonflé et mis aux déchets.