Brevet FR2968118A1 — publié le 20120601

La présente invention concerne un dispositif d'obturation et de protection pour une cuve d'un réacteur nucléaire ainsi qu'un système d'obturation et de protection comportant un tel dispositif. Les réacteurs nucléaires à eau pressurisée sont arrêtés dans des intervalles réguliers pour un remplacement partiel du combustible et pour des travaux de maintenance. Lors des opérations de maintenance, des travaux sont quelquefois à réaliser sur le haut de la cuve, par exemple pour réparer un plan de joint ou pour effectuer des travaux sur le plan de pose des équipements internes inférieurs ou le bord de la cuve. Bien que ces travaux soient conduits lorsque les éléments combustibles ont été enlevés de la cuve, ces travaux sont néanmoins conduits dans une ambiance radioactive. En conséquence, il est nécessaire de protéger le personnel travaillant sur un défaut situé sur le haut de la cuve à l'aide de moyens permettant de réduire la dosimétrie ambiante de manière significative et assurer en outre que ni les intervenants ni un outil ni autre chose ne puisse tomber dans la cuve. Aussi, le but de l'invention est de proposer un dispositif permettant de répondre aux exigences formulées ci-avant. Le but de l'invention est atteint avec un dispositif d'obturation et de protection pour une cuve d'un réacteur nucléaire, qui comprend une armature démontable, des moyens donnant accès à l'intérieur de la cuve et des éléments de couverture et de protection fixés à l'armature de manière amovible. Le dispositif de l'invention permet d'obturer la cuve pendant toute la durée des travaux de maintenance et aussi lors de toute autre intervention à cuve ouverte. De cette manière, le dispositif définit un champ opératoire sécurisé, assure une décontamination localisée sur la zone d'intervention, permet la mise en place d'équipements spécifiques à l'intervention et facilite l'accès à la zone d'intervention. Le fait que le dispositif de l'invention est conçu de façon démontable, c'est-à-dire qu'il ne s'agit pas par exemple d'un couvercle réalisé en une seule pièce, facilite sa manipulation, son transport et l'entreposage. En effet, si le dispositif était formé essentiellement par un couvercle monobloc, son poids serait de l'ordre de 40 tonnes puisque, en raison des dimensions des cuves, le couvercle devrait avoir une forte épaisseur pour pouvoir être autoporteur. Contrairement à cela, l'ensemble formé par l'armature, les moyens d'accès et les éléments de couverture et de protection du dispositif de l'invention, également appelé par la suite « couvercle » ou « chapeau chinois », présente un poids de l'ordre de 7 tonnes seulement. Selon différents modes de réalisation possibles, le dispositif de l'invention comprend l'une au moins des caractéristiques supplémentaires suivantes, considérées isolément ou selon toute combinaison techniquement possible : - les moyens d'accès comprennent une plateforme de travail ; l'armature comprend un treillis de poutres 25 reliées entre elles par une couronne circulaire à sa base et une embase polygonale à son sommet ; - la couronne circulaire comprend un ensemble de tubes formés en arc de cercle et laissant un secteur libre pour les moyens d'accès ; 30 - le dispositif comprend des pieds réglables en hauteur et adaptés pour permettre au dispositif d'être posé sur une bride définissant l'ouverture de la cuve ; - les moyens d'accès comprennent un corps fixe monté sur l'armature et un corps mobile monté mobile en 35 translation radiale à l'intérieur du corps fixe ; - le dispositif comprend des moyens de guidage et de pose adaptés pour pouvoir être fixés sur l'armature et comportant une bride d'accrochage surmontée d'une traverse et deux colonnes de guidage, la traverse étant pourvue à ses deux extrémités opposées de tubes de guidage permettant d'enfiler la traverse sur les deux colonnes de guidage lorsque celles-ci sont montées sur la cuve ; - les éléments de couverture et de protection comprennent un ensemble de matelas de plomb adaptés pour pouvoir être posés en chevauchement sur l'armature. Le but de l'invention est également atteint avec un système d'obturation et de protection pour une cuve d'un réacteur nucléaire, qui comprend un dispositif tel que décrit ci-avant. Avantageusement, le système comprend également des moyens de guidage et de pose du dispositif sur la cuve. La manipulation et le déplacement du dispositif de l'invention et des différents éléments du système de l'invention est possible avec des palonniers et d'autres moyens mécaniques mobiles habituellement disponibles dans les centrales nucléaires. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation de l'invention et du montage et de la manipulation du dispositif de l'invention. Cette description est faite en rapport aux dessins annexés dont . - la figure 1 représente l'armature d'un dispositif de l'invention en une vue en perspective ; - la figure 2 représente l'armature de la figure 1 30 complétée par des moyens d'accès ; la figure 3 est une vue en perspective de l'armature du dispositif de l'invention complété par des moyens d'accès et des tôles de couverture ; - la figure 4 est une vue de dessus de l'armature 35 complétée de la figure 3, pourvue en outre d'un ensemble de câbles destinés à recevoir des matelas de plomb ; - la figure 5 est une vue de dessus du dispositif de l'invention avec indication des emplacements des matelas de plomb posés en dernier ; - la figure 6 est une vue de dessus du dispositif 5 de l'invention à la fin de la mise en place des matelas de plomb ; - la figure 7 est une vue en perspective du dispositif de l'invention placé au-dessus d'une cuve en début de l'opération d'obturation d'une cuve ; 10 - la figure 8 est une vue en coupe axiale du dispositif de l'invention à la fin d'une opération d'obturation d'une cuve ; et la figure 9 est une vue en coupe des moyens d'accès du dispositif de l'invention, lorsque le 15 dispositif est opérationnel. Le dispositif d'obturation et de protection de l'invention représentée sur la figure 1 comprend une armature 1 et des moyens d'accès 2. L'armature 1 comprend un treillis de poutres conique avec, à sa base, une 20 couronne circulaire ouverte 14 et, à son sommet, une embase polygonale (ici hexagonale) 15. Le treillis de poutres est formé par six poutres radiales 11 montées par l'une de leurs deux extrémités opposées sur l'embase hexagonale 15 à partir de laquelle elles s'étendent 25 radialement vers l'extérieur avec une distance angulaire approximativement égale entre les poutres 11. Les poutres 11 sont reliées entre elles à l'autre de leurs extrémités par des tronçons en arc de cercle 141 à 147 formant la couronne ouverte 14. La place laissée libre entre les 30 tronçons 146 et 147, donc l'ouverture de la couronne 14, est déterminée de façon à pouvoir y placer et fixer les moyens d'accès 2 décrits plus loin. Les tronçons 141 à 147 sont fixés les uns aux autres par vissage de brides de montage 148 qui, en 35 raison de la forme tubulaire des tronçons, ont une forme essentiellement circulaire avec, le cas échéant comme visible sur les figures 1 à 3 mais pas nécessairement, un méplat 149 orienté vers l'extérieur de la couronne circulaire 14. Les poutres radiales 11 sont par ailleurs reliées entre elles par des longerons courts 12 et des longerons longs 13 formant ensemble respectivement un petit hexagone et un grand hexagone inscrits dans la couronne 14 et vissés sur les poutres radiales 11 à deux distances différentes entre l'embase hexagonale 15 et la couronne circulaire 14. L'armature 1 comprend par ailleurs six pieds 16 réglables en hauteur, par lesquels le dispositif de l'invention repose sur le bord Cl d'une cuve C (voir figure 5). Pendant l'assemblage, et aussi pendant le démontage du dispositif de l'invention, la couronne circulaire 14 est pourvue de six pieds 17 destinés à être démontés juste avant la pose du dispositif sur la cuve, comme cela sera décrit plus loin en davantage de détails. L'armature 1 du dispositif de l'invention comprend par ailleurs un support 21 faisant partie des moyens d'accès 2 par lesquels des intervenants aux travaux de maintenance accèdent à l'intérieur de la cuve C. Le support 21 est formé par deux profilés 211 en forme de deux grands U rectangulaires et trois profilés 212 en L. Les profilés 211 et 212 peuvent être réalisés chacun en une ou plusieurs parties et sont assemblés de façon à former une cage ouverte vers l'extérieur de la couronne circulaire 14. Les deux profilés 211 sont fixés sur des éléments de raccordement 213, 214 reliant les extrémités libres des tronçons 146, 147 respectivement à l'une et à l'autre des deux poutres radiales 11 entre lesquelles sont disposés les moyens d'accès 2. Et les trois profilés 212 en L sont fixés sur le longeron 13 reliant entre elles les deux poutres radiales 11. L'armature 1 du dispositif de l'invention comprend enfin des oeillets de portage 18 permettant d'accrocher les câbles ou chaînes d'un palonnier à l'armature 1 pour soulever et/ou déplacer le couvercle. Comme cela est visible sur la figure 2, les moyens d'accès 2 comprennent, outre le support 21, un corps fixe 22 et un corps mobile 23 logé à l'intérieur du corps fixe 22. Le corps fixe 22 présente une forme rappelant essentiellement celle d'un parallélépipède dont sont réalisées seulement les parois droite et gauche, la paroi arrière ainsi qu'une paroi formant la base du corps. Les quatre parois sont réalisées en tôle d'acier inoxydable et sont revêtues de plomb afin de réduire la dosimétrie ambiante à l'intérieur du corps fixe 22. Le corps mobile 23 présente une forme analogue à celle du corps fixe 22 et est réalisé également en tôle d'acier inoxydable. La paroi formant la base du corps mobile 23, référencée en 24, constitue une plateforme de travail pour les intervenants aux travaux. La figure 3 montre que, lorsque l'assemblage de l'armature 1 et des moyens d'accès 2 est terminé, l'armature 1 est recouverte d'une couverture 3 formée par cinq tôles de couverture 31 dont chacune couvre un des cinq secteurs entiers s'étendant entre les poutres radiales 11 de l'armature 1, ainsi qu'une tôle 32 couvrant le secteur dans lequel sont disposés les moyens d'accès 2 du dispositif de l'invention. Les tôles 31, 32 sont vissées sur les poutres radiales 11. Chacune des tôles 31, 32 est pourvue d'une nervure de raidissement 33 disposée dans le sens radial du couvercle et formée par exemple par un tube carré soudé sur la tôle. Le couvercle forme ainsi un toit de forme conique qui est dimensionné de façon à recouvrir la totalité de la cuve, à l'exception de la zone occupée par les moyens d'accès 2. Comme cela est également visible sur la figure 3, le dispositif de l'invention comprend des moyens de guidage 5 comportant une bride d'accrochage 51 à embase hexagonale surmontée d'une traverse 52 et deux colonnes de guidage 55 (voir figure 5). La bride d'accrochage 51 est conformée pour pouvoir être vissée sur l'embase 15 de l'armature 1 et est montée pivotante sur la traverse 52 disposée perpendiculairement à l'axe de révolution de la bride 51. La traverse 52, qui est avantageusement réalisée sous la forme d'un tube, est pourvue à chacune de ses deux extrémités opposées d'un tube de guidage 53 ou 54 avec chemise et orienté parallèlement à l'axe de révolution de la bride 51. Le tube de guidage 53 est plus long que le tube de guidage 54, ce dernier étant destiné expressément à être disposé du côté des moyens d'accès 2 du dispositif de l'invention. Grâce à la différence de longueur entre les deux tubes de guidage 53, 54, la traverse 52 peut être engagée d'abord sur une des deux colonnes de guidage 55 et ensuite seulement sur l'autre et n'a donc pas besoin d'être engagée sur les deux en même temps. Pour faciliter l'engagement des tubes de guidage 53, 54 sur les colonnes 55, l'extrémité inférieure de chacun des tubes 53, 54 est conique. Comme la figure 4 le montre, le couvercle est pourvu d'un ensemble de câbles 4 formant, selon la distance radiale de l'embase hexagonale 15, trois hexagones fermés et deux hexagones ouverts. L'ouverture des deux hexagones extérieurs est orientée vers le secteur du couvercle dans lequel sont situés les moyens d'accès 2. Enfin, comme cela est visible sur les figures 5 et 6, l'armature 1 est recouverte de matelas de plomb 6 afin que le couvercle puisse remplir son rôle de protection radiologique, similaire à un faux couvercle employé lors d'arrêt de tranches. Le montage du dispositif : Pour le montage du couvercle, il faut réserver une superficie d'au moins 6 mètres, de préférence d'environ 8 mètres, de diamètre et qui est bien desservie par un pont roulant ou une grue d'une capacité minimum de 10 tonnes. Le montage commence avec la mise en place de l'embase polygonale 15 au centre de la zone dégagée pour le montage (étape 1). On visse ensuite (étape 2) un pied 17 amovible sous chacune des deux poutres radiales 11 qui composent le secteur des moyens d'accès 2, on les positionne par rapport à deux pans adjacents de l'embase polygonale 15 et on les fixe par vissage sur l'embase 15. Les deux poutres radiales 11 sont reliées ensuite par un longeron court 12 et un longeron long 13 vissés aux positions prévues à cet effet. A l'étape 3, on met en position les deux tronçons 142, 144 qui ne sont pas adjacents au secteur des moyens d'accès 2 et qui, de plus, sont séparés l'un de l'autre par le secteur situé à l'opposé par rapport au secteur des moyens d'accès 2 et on fixe les deux tronçons 142, 144 par les poutres radiales 11 à l'embase polygonale 15 par vissage. Ensuite, les poutres radiales sont reliées entre elles respectivement par un longeron court 12 et un longeron long 13. Enfin, à l'étape 4, on fixe les tronçons restants 141, 143, 145 et on les positionne l'un après l'autre avec quatre broches sur les tronçons adjacents avant de les fixer avec des boulons prévus à cet effet. A l'étape 5, on monte le support 21 des moyens d'accès 2 en vissant les deux profilés en U rectangulaires 211 sur les brides de raccordement 213, 214 et en fixant les profilés en L 212 sur le longeron long 13 disposé au-dessus des profilé en U 211. A l'étape 6, le corps fixe 22 est mis en place à l'aide d'une traverse de levage provisoirement fixée sur les deux parois droite et gauche du corps fixe 22. Lorsque le corps fixe 22 est vissé sur le longeron long 13 et les deux brides de raccordement 213, 214, des glissières 27 et des billes de manutention 28 (voir figure 9) sont installées à l'intérieur du corps fixe 22 avant d'y installer le corps mobile 23. Afin de pouvoir déplacer aisément le corps mobile 23 par rapport au corps fixe 22, un système de vis 25 est installé sur les deux parois arrière respectivement du corps fixe 22 et du corps mobile 23 auxquelles on peut accéder de l'intérieur du corps mobile 23 à l'aide d'une manivelle 26. A l'étape 7, on met en place les tôles 31, 32 formant la couverture 3 du couvercle. A l'étape 8, on installe sur le couvercle la traverse 52 des moyens de guidage 5. Enfin, à l'étape 9, on met en place les câbles 4 avec des tendeurs en passant par des renvois situés sur les nervures de raidissement 33 de la couverture 3. Et puis, on dispose les matelas de plomb 6 à la façon de la couverture d'un toit, c'est-à-dire du bas vers le haut et de l'extérieur vers l'intérieur. Ainsi, on place d'abord quatre rangées de six matelas en suivant la disposition des câbles 4 représentés sur la figure 4, ensuite quatre rangées de cinq matelas en superposition des quatre premières rangées, ensuite quatre rangées de quatre matelas en superposition sur les deuxièmes rangées, ainsi que deux rangées de deux matelas de chaque côté de l'accès, ensuite quatre rangées de trois matelas et deux rangées de deux matelas de manière analogue au dépôt précédent, ensuite six rangées de deux matelas tout autour de l'embase polygonale, et enfin six rangées de deux matelas posées de manière plus serrés et directement adjacents au côté de l'embase polygonale 15. Au total, est formée une couverture en matelas de plomb comprenant cent quatre matelas ayant chacun des dimensions de 950 x 550 mm. Notons enfin que tous les éléments sont vissés entre eux avec des boulons ou vis à têtes hexagonales et en utilisant des écrous autobloquants, par exemple de type NylstopTM.35 La pose et la dépose du dispositif de l'invention : Les figures 5 à 9 représentent les étapes les plus importantes de la mise en place du dispositif de l'invention. En procédant de manière inverse, c'est-à- dire de la figure 9 à la figure 5, on effectue la dépose du dispositif de l'invention. Ainsi, lorsque le dispositif de l'invention a été transporté vers la cuve qui doit être provisoirement fermée, on introduit d'abord les colonnes de guidage 55 dans deux des ouvertures C2 de la bride Cl qui, en service normal, servent à la fixation du couvercle permanent. Ensuite, on tient le couvercle muni de la traverse de guidage 52 au-dessus de l'ouverture de la cuve C et plus précisément au-dessus des deux colonnes de guidage 55. Le couvercle est alors tenu de manière que le tube de guidage long 53 soit positionné au-dessus de la colonne de guidage 55 placée à l'opposé par rapport au moyens d'accès 2 et, en conséquence, le tube de guidage court 54 soit tenu au-dessus de la colonne de guidage 55 placée devant les moyens d'accès 2. De cette manière, la traverse 52 s'engage d'abord sur la colonne arrière et ensuite seulement sur la colonne avant. Lorsque le couvercle 202 repose sur la bride Cl de la cuve C, le corps mobile 23 est déplacé par rapport au corps fixe 22 de l'accès 2 radialement vers l'extérieur jusqu'à prendre contact avec la paroi intérieure de la cuve C et la surface supérieure Cl, comme cela est visible sur la figure 6 où la flèche indique le mouvement de translation radiale vers l'extérieur et la figure 7 représente le corps mobile 23 en position décalée par rapport aux corps fixe 22 et en contact avec la paroi intérieure de la cuve C. Généralement, le couvercle ou chapeau chinois, c'est-à-dire l'ensemble formé par l'armature 1, les moyens d'accès 2 et la couverture 3 avec les matelas de plomb 6 du dispositif de l'invention, est monté dans une salle de machines et transporté ensuite vers la cuve qui doit être obturée. Le déplacement et la mise en position du couvercle sur la cuve sont effectués avec les étapes suivantes : - accrocher le palonnier du pont roulant de la salle des machines muni de deux estropes de 10 tonnes, - accrocher le couvercle par les oreilles de levage à l'aide de manilles, - lever le chapeau, - déposer le chapeau sur un véhicule avec lequel il sera transporté vers la cuve à obturer, - transporter le couvercle vers la cuve à obturer, - placer les colonnes de guidage sur la bride de la cuve, 15 - soulever le couvercle et le positionner à côté de la cuve, - enlever les pieds 17 et fixer deux cordes, une de chaque côté de la traverse de guidage 52, pour faciliter la manoeuvre du couvercle, 20 - amener le couvercle au-dessus de la cuve, - approcher les tubes de guidage 53, 54 de la traverse 52 des colonnes de guidage 55 à l'aide des deux cordes, - centrer le système de guidage par rapport aux 25 colonnes, - contrôler l'horizontalité du couvercle et son orientation, notamment au sujet de l'orientation des moyens d'accès 2, - descendre le couvercle jusqu'à ce que les pieds 30 réglables 16 reposent sur la bride Cl de la cuve C tout en contrôlant le poids d'appui à l'aide d'un peson, par exemple de type "ARDATEM", - au cours de la descente, arrêter la descente à 50 cm au-dessus de la bride, et 35 - contrôler le positionnement des pieds puis terminer la pose du couvercle, 10 - détendre les chaînes du palonnier et décrocher le palonnier, - déployer le ou les pieds réglables 16 qui ne seraient pas en contact avec la bride Cl, - faire sortir le corps mobile 23 pour le mettre en contact avec la paroi intérieure de la cuve en manoeuvrant le système de guidage avec la manivelle prévue à cet effet. Ainsi, le dispositif d'obturation et de protection 10 selon l'invention est en place pour la réalisation des travaux. REVENDICATIONS1. Dispositif d'obturation et de protection pour une cuve (C) d'un réacteur nucléaire, caractérisé en ce qu'il comprend une armature (1) démontable, des moyens (2) donnant accès à l'intérieur de la cuve (C) et des éléments (3) de couverture et de protection fixés à l'armature (1) de manière amovible. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'accès (2) comprennent une plateforme de travail (24). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'armature (1) comprend un treillis de poutres (11 - 13) reliées entre elles par une couronne circulaire (14) à sa base et une embase polygonale (15) à son sommet. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couronne circulaire (14) comprend un ensemble de tubes (141 - 145) formés en arc de cercle et laissant un secteur libre pour les moyens d'accès (2). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des pieds (16) réglables en hauteur et adaptés pour permettre au dispositif d'être posé sur une bride (Cl) définissant l'ouverture de la cuve (C). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'accès (2) comprennent un corps fixe (22) monté sur l'armature (1) et un corps mobile (23) monté mobile en translation radiale à l'intérieur du corps fixe (22). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de guidage et de pose (5) adaptés pour pouvoir être fixés sur l'armature (1) et comportant une bride d'accrochage (51) surmontée d'une traverse (52) et deux colonnes de guidage (55), la traverse (52) étant pourvue à ses deux extrémités opposées de tubes de guidage (52,53) permettant d'enfiler la traverse (52) sur les deux colonnes de guidage (55) lorsque celles-ci sont montées sur la cuve (C). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les éléments de couverture et de protection comprennent un ensemble de matelas de plomb (6) adaptés pour pouvoir être posés en chevauchement sur l'armature (1). 9. Système d'obturation et de protection pour une 10 cuve (C) d'un réacteur nucléaire, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de guidage et de pose (5) 15 du dispositif sur la cuve (C).