Brevet FR2917154A1 — publié le 20081212

Procédé de démantèlement pour la réutilisation des éléments de l'enveloppe de pression d'un générateur de vapeur usagé d'une centrale nucléaire. La présente invention concerne un procédé de démantèlement pour la réutilisation, notamment des éléments forgés ou des éléments constitués de tôles de forte épaisseur roulées et soudées, plus particulièrement des éléments constituant l'enveloppe de pression d'un générateur de vapeur usagé dans la fabrication d'un générateur de vapeur de remplacement destiné à une centrale nucléaire à rénover. Les générateurs de vapeur utilisés pour produire de la vapeur, à partir de la chaleur fournie par l'eau de refroidissement d'un réacteur nucléaire à eau sous pression comportent une enveloppe externe appelée enveloppe de pression de forme générale cylindrique qui est disposée avec son axe vertical et qui renferme des structures internes du générateur de vapeur comportant en particulier un faisceau de tubes d'échange de la chaleur entre le fluide primaire constitué par l'eau sous pression du refroidissement du réacteur nucléaire qui circule à l'intérieur des tubes du faisceau et l'eau d'alimen- tation qui est mise en contact avec la surface extérieure des tubes du faisceau dans la partie secondaire du générateur de vapeur. Le faisceau du générateur de vapeur est constitué par un grand nombre de tubes d'échange cintrés en forme de U et comportant chacun deux branches droites qui sont fixées à leurs extrémités dans des trous traversant une plaque tubulaire solidaire de l'enveloppe de pression du générateur de vapeur. Dans la position de service du générateur de vapeur, l'enveloppe de pression de forme cylindrique est placée avec son axe vertical, la plaque tubulaire est horizontale et les branches droites des tubes du faisceau sont verticales. Le faisceau de tubes est disposé à l'intérieur d'une enveloppe de faisceau, de forme générale cylindrique, qui est placée dans une disposition coaxiale à l'intérieur de l'enveloppe de pression. L'enveloppe de faisceau qui entoure complètement le faisceau est partiellement fermée à sa partie supérieure, au-dessus de la partie supé-rieure du faisceau constitué par les parties cintrées des tubes. L'enveloppe de faisceau comporte, à sa partie supérieure, une ouverture de passage de la vapeur produite au contact des tubes du faisceau. La vapeur sortant de l'enveloppe de faisceau passe à l'intérieur d'un ensemble de séparateurs et de sécheurs occupant toute la partie supérieure de l'enveloppe de pression, au-dessus de l'enveloppe de faisceau. L'eau d'alimentation du générateur de vapeur est introduite, à la partie supérieure de l'enveloppe de faisceau, dans un espace annulaire entre l'enveloppe de faisceau et l'enveloppe de pression. L'eau d'alimentation circule dans la direction verticale, tout d'abord de haut en bas dans l'espace annulaire entre l'enveloppe de faisceau et l'enveloppe de pression, jusqu'à la plaque tubulaire, pour pénétrer à l'intérieur de l'enveloppe de faisceau dont la paroi, à sa partie inférieure, ménage un espace de passage d'eau au-dessus de la plaque tubulaire. La plaque tubulaire est percée d'un réseau de trous de passage et de fixation des parties d'extrémité des branches droites des tubes du faisceau, à l'exception d'une zone centrale de direction diamétrale exempte de trous de passage de tubes. Chacun des tubes du faisceau cintrés en U comporte une première branche engagée et fixée dans un trou d'une première partie du réseau de trous situés d'un côté de la zone centrale et une seconde branche engagée et fixée dans un trou de la seconde partie du réseau placé dans une disposition symétrique par rapport à la position du premier trou. Les branches droites du faisceau de tubes sont maintenues par des plaques-entretoises réparties suivant la longueur du faisceau, à l'intérieur de l'enveloppe de faisceau et comportant des réseaux de trous identiques aux réseaux de trous de la plaque tubulaire. De cette manière, le faisceau de tubes, qui présente une forme générale cylindrique et qui est placé dans une disposition coaxiale par rapport à l'enveloppe de faisceau et à l'enveloppe de pression, comporte à sa partie centrale un espace vide de tubes, de direction axiale, à l'aplomb de la zone centrale diamétrale de la plaque tubulaire exempte de trous de fixation de tubes. La partie primaire du générateur de vapeur est constituée par l'espace intérieur des tubes du faisceau et par une boîte à eau disposée en dessous de la plaque tubulaire du générateur de vapeur dans laquelle dé-bouchent les extrémités des tubes du faisceau fixées dans des trous traversant la plaque tubulaire. La partie secondaire du générateur de vapeur est constituée par la partie interne de l'enveloppe externe du générateur de va- peur, au-dessus de la plaque tubulaire. La partie secondaire du générateur de vapeur renferme les structures internes qui comportent en particulier le faisceau du générateur de vapeur, l'enveloppe de faisceau et les séparateurs et les sécheurs de vapeur. Après une certaine durée de fonctionnement des centrales nucléai- res, il s'avère que des composants de ces centrales doivent être remplacés, ce qui est notamment le cas des générateurs de vapeur. Le remplacement en bloc d'un générateur de vapeur ne pose pas de problème majeur et la technique est maintenant bien maîtrisée. Mais, la durée de fabrication de certaines pièces de ces générateurs de vapeur de remplacement pose des problèmes d'anticipation de commandes et de saturation des programmes de fabrication car les durées d'approvisionnement sont relativement longues. En effet, les générateurs de vapeur comportent soit des éléments forgés, soit des éléments constitués de tôles de forte épaisseur roulées et sou- dées, comme par exemple l'enveloppe de pression et des éléments usinés, comme par exemple la plaque tubulaire, qui exigent un délai de fabrication important. A titre d'exemple, la fabrication de la partie inférieure de l'enveloppe de pression demande plusieurs mois et la fabrication de la plaque tubulaire peut exiger deux années. Compte tenu de ces délais importants, les constructeurs envisagent de plus en plus de récupérer notamment les éléments forgés des générateurs de vapeur usés de façon à pouvoir les réutiliser pour la fabrication de générateurs de vapeur de remplacement destinés à une centrale nucléaire à rénover. Mais, le démantèlement des générateurs de vapeur et la récupération de certains éléments posent des problèmes du fait qu'ils sont contami- nés par des produits radioactifs pouvant nuire aux personnels chargés des différentes interventions. L'invention a pour but de proposer un procédé de démantèlement qui permet de résoudre ces différents problèmes et de réutiliser après déconta-mination des éléments forgés ou des éléments constitués de tôles de forte épaisseur roulées et soudées d'un générateur de vapeur usagé, soit pour une réutilisation directe des pièces, soit pour une réutilisation de la matière constitutive des pièces fondues en lingots. L'invention a donc pour objet un procédé de démantèlement pour la réutilisation, notamment des éléments forgés ou des éléments constitués de tôles de forte épaisseur roulées et soudées d'un générateur de vapeur usagé dans la fabrication d'un générateur de vapeur de remplacement destiné à une centrale nucléaire à rénover, ledit générateur de vapeur usagé comprenant : - une enveloppe de pression comportant une partie inférieure contenant un faisceau de tubes disposé à l'intérieur d'une enveloppe de faisceau concentrique à ladite enveloppe de pression et une partie supérieure contenant des séparateurs et des sécheurs de vapeur, une plaque tubulaire fixée à la partie inférieure de l'enveloppe de pression et traversée par des ouvertures de passage et de fixation des extrémités des tubes du faisceau de tubes, et - une boîte à eau solidaire de la partie inférieure de l'enveloppe de pression, en dessous de la plaque tubulaire, caractérisé en ce que qu'il consiste : - à couper la partie supérieure de l'enveloppe de pression et à éva- cuer cette partie supérieure, - à couper la partie supérieure de l'enveloppe de faisceau pour séparer les séparateurs et les sécheurs de vapeur de ladite enveloppe de faisceau et à évacuer cette partie supérieure, - à transporter la partie restante conditionnée du générateur de va-peur jusqu'à une fosse d'intervention, ladite partie restante comprenant notamment la partie inférieure de l'enveloppe de pression, le faisceau de tubes, la plaque tubulaire et la boîte à eau, - à retourner de 1800 cette partie restante et à la descendre dans la-dite fosse d'intervention, - à couper la partie inférieure de l'enveloppe de pression en dessous de la plaque tubulaire, à retirer et à placer dans une enceinte de confinement l'ensemble constitué par la plaque tubulaire, le faisceau de tubes et la boîte à eau, - à fermer respectivement l'enceinte de confinement et la fosse d'intervention, - à déplacer l'enceinte de confinement jusqu'à un lieu d'entreposage, IO et - à décontaminer à l'intérieur de la fosse d'intervention, les parois in-terne et externe de l'enveloppe de pression pour sa réutilisation ultérieure dans l'assemblage d'un générateur de vapeur de remplacement. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : 15 - après avoir coupé la partie supérieure de l'enveloppe de faisceau et évacué cette partie supérieure, on fixe une tape d'obturation sur l'extrémité supérieure de la partie inférieure de l'enveloppe de pression, - on sépare la plaque tubulaire du faisceau de tubes et de la boîte à eau, puis on décontamine et conditionne cette plaque tubulaire pour sa réuti20 lisation dans un générateur de vapeur de remplacement, et - on sépare la boîte à eau de la plaque tubulaire, puis on décontaminer et on conditionne cette boîte à eau pour sa réutilisation dans un générateur de vapeur de remplacement, -après avoir évacué la partie supérieure de l'enveloppe de pression : 25 . on dispose cette partie supérieure dans la fosse d'intervention, . on décontamine cette partie supérieure, et . on conditionne et on place dans une enceinte de confinement ladite partie supérieure de l'enveloppe de pression pour son transport jus- 30 qu'à un lieu d'entreposage et pour une éventuelle réutilisation dans l'assemblage d'un générateur de vapeur de remplacement. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Fig. 1 est une vue schématique en perspective partiellement arra- chée d'un générateur de vapeur d'une centrale nucléaire, et - les Figs. 2 à 8 sont des vues schématiques en élévation montrant les différentes étapes de démantèlement et de décontamination de la partie inférieure de l'enveloppe de pression du générateur de vapeur usagé en vue de sa réutilisation dans un générateur de vapeur de remplacement. Sur la Fig. 1, on a représenté un générateur de vapeur d'une centrale nucléaire, désigné de manière générale par la référence 1. Le générateur de vapeur 1 comporte une enveloppe de pression 2 de forme générale cylindrique comprenant une partie inférieure 2a dans la-quelle est disposé un faisceau de tubes 3 et une partie supérieure 2b à plus grand diamètre dans laquelle est disposé un ensemble 4 de séparateurs et de sécheurs de la vapeur produite dans le générateur de vapeur. La partie inférieure 2a et la partie supérieure 2b de l'enveloppe de pression 2 sont de forme cylindrique et sont reliées entre elles par une partie d'enveloppe de forme tronconique. La partie supérieure 2b de l'enveloppe de pression 2 est fermée par un fond 5 bombé traversé à sa partie centrale par une tubulure 6 de sortie de la vapeur du générateur de vapeur 1. La partie inférieure 2a de l'enveloppe de pression 2 est fixée, à sa partie inférieure à une plaque tubulaire 7 traversée par des ouvertures de passage et de fixation des extrémités des tubes 3a du faisceau de tubes 3. Ce faisceau de tubes 3 est disposé à l'intérieur d'une enveloppe de faisceau 8 qui est fixée dans une disposition coaxiale à l'intérieur de l'enveloppe de pression 2. L'enveloppe de faisceau 8 est partiellement fermée à sa partie supérieure dans une zone située au-dessus de l'extrémité supérieure du faisceau de tubes 3 par une pièce 9 formant la partie supérieure de ladite enveloppe de faisceau 8. Chacun des tubes 3a du faisceau de tubes 3 est cintré en forme de U et comporte deux branches droites parallèles dont les extrémités sont fixées chacune dans une ouverture traversant la plaque tubulaire 7. Les branches droites des tubes 3a du faisceau de tubes 3 sont maintenues par des pla-ques-entretoises 10 réparties suivant la longueur des branches, dans la di-rection axiale du générateur de vapeur 1, chacune des plaques-entretoises 10 comportant un réseau de trous analogues au réseau de trous de la plaque tubulaire 7. L'extrémité inférieure de la partie inférieure 2a de l'enveloppe de pression 2 est solidaire, en dessous de la plaque tubulaire 7, d'une paroi hémisphérique délimitant une boîte à eau 11 dans laquelle débouchent les extrémités des tubes 3a du faisceau de tubes 3. Cette boîte à eau est divisée par une paroi 12 en deux compartiments ou deux demi-boîtes à eau. De façon classique, chaque demi-boîte à eau de la boîte à eau 11 est raccordée au circuit primaire de refroidissement par un conduit, non représenté, dont une des extrémités est solidaire de la boîte à eau 11 et dont l'autre extrémité est raccordée au circuit primaire. En se reportant maintenant aux Figs. 2 à 8, on va décrire les différentes étapes du procédé de démantèlement du générateur de vapeur 1 pour la réutilisation notamment des éléments forgés ou des éléments constitués de tôles de forte épaisseur roulées et soudées de ce générateur de vapeur 1 usagé dans la fabrication d'un générateur de vapeur de remplacement destiné à une centrale nucléaire à rénover. Deux cas peuvent se présenter pour les premières phases du procé- dé de démantèlement. Dans le cas où le générateur de vapeur 1 usagé est prélevé directe-ment dans le bâtiment du réacteur nucléaire, les premières phases du pro-cédé de démantèlement sont réalisées dans ce bâtiment. Dans le cas où le générateur de vapeur 1 usagé a fait l'objet d'un en- treposage dans un bâtiment dédié appelé "mausolé", les premières phases du procédé de démantèlement sont réalisées dans ce bâtiment. La première phase consiste à couper, comme montré sur les Figs 2 et 3, la partie supérieure 2b de l'enveloppe de pression 2 par exemple au moyen d'un chalumeau, non représenté, ou tout autre dispositif de coupe tel qu'un jet d'eau, un plasma ou un outil coupant, au-dessus de la partie tronconique afin de la séparer de la partie inférieure 2a, et cette partie supérieure 2b de l'enveloppe de pression 2 contenant les séparateurs et les sé- cheurs de vapeur 4 est évacuée. La pièce 9 de l'enveloppe de faisceau 8 est également coupée à l'aide d'un chalumeau, ou de moyens équivalents, représenté schématiquement sur la Fig. 3 et désigné par la référence 15. Ce découpage de la pièce 9 formant la partie supérieure de l'enveloppe de faisceau 8 permet de séparer les séparateurs et les sécheurs de vapeur 4 de ladite enveloppe de faisceau 8 afin de les évacuer avec cette pièce 9. Comme montré à la Fig. 3, une tape d'obturation 16 est éventuelle-ment fixée sur l'extrémité supérieure de la partie inférieure 2a de l'enveloppe de pression 2. La partie restante du générateur de vapeur 1 comprenant, notamment la partie inférieure 2a de l'enveloppe de pression 2, le faisceau de tubes 3, la plaque tubulaire 7 et la boîte à eau 11, est conditionnée notamment par la fermeture de toutes les ouvertures et transportée jusqu'à une fosse d'intervention 17, représentée à la Fig. 4. Avant de placer la partie restante du générateur de vapeur 1 à l'intérieur de la fosse d'intervention 17, cette partie restante est retournée de 180 de manière à placer la boîte à eau 11 au-dessus. Cette partie restante est descendue dans la fosse d'intervention 17, ainsi que montrée à la Fig. 4. A l'intérieur de la fosse d'intervention 17, la partie inférieure 2a de l'enveloppe de pression 2 est découpée en dessous de la plaque tubulaire 7. Ce découpage est effectué à l'aide d'un chalumeau, non représenté, ou tout autre dispositif de coupe tel qu'un jet d'eau, un plasma ou un outil coupant, commandé à distance. Une enceinte de confinement désignée dans son ensemble par la référence 20 est placée au-dessus de la fosse d'intervention 17. De manière classique, cette enceinte de confinement 20 comporte une enveloppe in- terne 21 en acier entourée d'une enveloppe externe 22 en béton et cette enveloppe de confinement 20 est équipée d'un système de levage 23. Après avoir placé l'enceinte de confinement 20 au-dessus de la fosse d'intervention 17, le système de levage 23 est descendu et accroché à la boîte à eau 11 ou à la plaque tubulaire 7 du générateur de vapeur. 1. Comme montré à la Fig. 5, l'ensemble 25 constitué par la plaque tubulaire 7, le faisceau de tubes 3 et la boîte à eau 11 est retiré de la fosse d'intervention 17 par le système de levage 23 et cet ensemble 25 est placé dans l'enceinte de confinement 20. De préférence, avant d'extraire l'ensemble 25 de la partie inférieure 2a de l'enveloppe de pression 2, cette enveloppe de pression 2 est chauffée à 300 C par des moyens appropriés et l'ensemble 25 est tourné d'environ 15 autour de son axe vertical pour dé-gager les blocs antisoulèvement, non représentés. Ainsi que représenté à la Fig. 6, l'enceinte de confinement 20 est transférée sur un poste de montage d'une tape inférieure 26 et cette tape inférieure 26 est fixée et de préférence soudée. Le couvercle 18 de la fosse d'intervention 17 est remis en place. Cette enceinte de confinement 20 contenant l'ensemble 25 est basculée et transférée jusqu'à un lieu d'entreposage, non représenté. La dernière étape consiste à décontaminer à l'intérieur de la fosse d'intervention 17, la paroi interne de la partie inférieure 2a de l'enveloppe de pression 2, comme montré à la Fig. 7, puis la paroi externe de cette partie inférieure 2a de l'enveloppe de pression 2 ainsi que montré à la Fig. 8. Cette décontamination est réalisée par projection sur ses parois de produits de décontamination à l'aide de rampes de projection verticales, respectivement, une rampe de projection 27 disposée à l'intérieur de l'enve- loppe de pression 2 (Fig. 7) et une rampe de projection 28 disposée à l'extérieur de cette enveloppe de pression 2 (Fig. 8). Après cette décontamination, la partie inférieure 2a de l'enveloppe de pression 2 peut être réutilisée ultérieurement dans l'assemblage d'un générateur de vapeur de remplacement destiné à une centrale nucléaire à réno- ver. De même, après séparation de la plaque tubulaire, de la boîte à eau et du faisceau de tubes, la plaque tubulaire et la boîte à eau peuvent être décontaminées, puis conditionnées pour leur réutilisation dans un générateur de vapeur de remplacement. La partie supérieure de l'enveloppe de pression peut être également réutilisée pour la fabrication de générateur de vapeur de remplacement. Pour cela, après avoir évacué la partie supérieure 2b de l'enveloppe de pression 2, on dispose cette partie supérieure 2b dans la fosse d'intervention 17, puis on décontamine cette partie supérieure 2b. Ensuite, on conditionne et on place dans une enceinte de confinement 20, ladite partie supérieure 2b pour son transport jusqu'à un lieu d'entreposage et pour une éventuelle réutilisation dans l'assemblage d'un générateur de vapeur de remplacement. La centrale nucléaire à rénover destinée à recevoir le générateur de vapeur de remplacement peut être la même que celle d'où le générateur de vapeur usagé a été retiré ou une autre centrale nucléaire en cours de réno- vation. Ainsi, le procédé selon l'invention permet de récupérer des éléments de générateurs de vapeur usagés tels que la partie inférieure ou la partie supérieure de l'enveloppe de pression, la plaque tubulaire et la boîte à eau et de les réutiliser dans des générateurs de vapeur de remplacement ce qui réduit de manière significative le délai de fabrication et de fourniture de ces générateurs de remplacement et, de ce fait, la durée des arrêts des centra-les nucléaires. REVENDICATIONS 1. Procédé de démantèlement pour la réutilisation notamment des éléments forgés ou des éléments constitués de tôles de forte épaisseur roulées et soudées d'un générateur de vapeur (1) usagé dans la fabrication d'un générateur de vapeur de remplacement destiné à une centrale nucléaire à rénover, ledit générateur de vapeur (1) usagé comprenant entre autres : -une enveloppe de pression (2) comportant une partie inférieure (2a) contenant un faisceau de tubes (3) disposé à l'intérieur d'une enveloppe de faisceau (8) concentrique à ladite enveloppe de pression (2) et une partie supérieure (2b) contenant des séparateurs et des sécheurs de vapeur (4), - une plaque tubulaire (7) fixée à la partie inférieure (2a) de l'enveloppe de pression (2) et traversée par des ouvertures de passage et de fixation des extrémités des tubes (3a) du faisceau de tubes (3), et -une boîte à eau (11) solidaire de la partie inférieure (2a) de l'enve-loppe de pression (2), en dessous de la plaque tubulaire (7), caractérisé en ce qu'il consiste : - à couper la partie supérieure (2b) de l'enveloppe de pression (2) et à évacuer cette partie supérieure (2b), - à couper la partie supérieure (9) de l'enveloppe de faisceau (8) pour séparer les séparateurs et les sécheurs de vapeur (4) de ladite enveloppe de faisceau (8) et à évacuer cette partie supérieure (9), - à transporter la partie restante conditionnée du générateur de va-peur (1) jusqu'à une fosse d'intervention (17), ladite partie restante comprenant notamment la partie inférieure (2a) de l'enveloppe de pression (2), le faisceau de tubes (3), la plaque tubulaire (7) et la boîte à eau (11), - à retourner de 180 cette partie restante et à la descendre dans ladite fosse d'intervention (17), - à couper la partie inférieure (2a) de l'enveloppe de pression (2) en dessous de la plaque tubulaire (7), - à retirer et à placer dans une enceinte de confinement (20) l'ensemble (25) constitué par la plaque tubulaire (7), le faisceau de tubes (3) et la boîte à eau (11),à fermer respectivement l'enceinte de confinement (20) et la fosse d'intervention (17), - à déplacer l'enceinte de confinement (20) jusqu'à un lieu d'entreposage, et - à décontaminer à l'intérieur de la fosse d'intervention (17), les parois interne et externe de la partie inférieure (2a) de l'enveloppe de pression (2) pour sa réutilisation ultérieure dans l'assemblage d'un générateur de va-peur de remplacement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après avoir coupé la partie supérieure (9) de l'enveloppe de faisceau (8) et évacué cette partie supérieure (9) , on fixe une tape d'obturation (16) sur l'extrémité supérieure de la partie inférieure (2a) de l'enveloppe de pression (2). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on sépare la plaque tubulaire (7) du faisceau de tubes (3) et de la boîte à eau (11), puis on décontamine et on conditionne cette plaque tubulaire (7) pour sa réutilisation dans un générateur de vapeur de remplacement. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on sépare la boîte à eau (11) de la plaque tubulaire (7), puis on décontamine et on conditionne cette boîte à eau (11) pour sa réutilisation dans un générateur de vapeur de remplacement. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après avoir évacué la partie supérieure (2b) de l'enveloppe de pression (2) : - on dispose cette partie supérieure (2b) dans une fosse d'intervention (17), -on décontamine cette partie supérieure (2b) et - on conditionne et on place dans une enceinte de confinement (20) ladite partie supérieure (2b) de l'enveloppe de pression (2) pour son transport jusqu'à un lieu d'entreposage et pour une éventuelle réutilisation dans l'assemblage d'un générateur de vapeur de remplacement.30