Brevet FR3009320A1 — publié le 20150206

SYSTEME DE CONSTRUCTION MODULAIRE ET AUTOSTABLE POUR LA PROTECTION CONTRE L'EFFET DES RAYONNEMENTS DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne un système de construction de parois autostables en blocs modulables, dans le but d'apporter une protection contre l'effet des rayonnements, notamment nucléaires, thermiques.... Art antérieur Dans le domaine des installations nucléaires, il s'avère indispensable d'isoler les hommes vis-à-vis des sources radioactives. En effet, certaines de ces sources ne permettent pas une intervention au contact et il est donc indispensable de procéder à un isolement au moins temporaire de celles-ci. On rappelle que les deux risques radiologiques associés à une source radioactive sont l'irradiation et la contamination. De manière générale, le risque de contamination est limité par le confinement des sources radioactives. Pour assurer la protection radiologique des différents intervenants vis-à-vis du risque d'irradiation, une paroi séparatrice doit être mise en place, le confinement étant en outre réalisé par l'adjonction d'une ventilation adaptée. Plusieurs solutions sont connues pour procéder à un tel isolement : 1°) couler des murs en béton sur place, autour de l'installation à isoler ; 2°) installer des murs en béton préfabriqués, par exemple en coulant du béton entre deux parois de béton préfabriquées et liées par des raidisseurs faisant office de coffrage. Ces deux premières solutions présentent des inconvénients qui sont les suivants : - des mises en place contraignantes, à l'intérieur d'ateliers en zone réglementée ; - l'utilisation unique du matériel ; - la réalisation de calculs concernant la tenue de chaque mur ; et - une déconstruction contraignante ; 3°) assembler des plaques métalliques, par exemple en plomb ou en acier, sur des charpentes métalliques, faisant office de support. Cette solution présente les inconvénients suivants : - une stabilité assurée par une charpente support ou fixée sur un mur en béton, et donc limitée par la résistance mécanique de ceux-ci ; - en cas d'utilisation du plomb, la rareté de ce matériau ; - une réutilisation complexe et limitée, impliquant, par exemple, le calepinage des panneaux identiques. 4°) fermer des ouvertures ou des brèches dans des parois, au moyen de briques de béton lourd. Cette solution présente les inconvénients suivants : - la stabilité est assurée par la structure en béton périphérique et - l'impossibilité d'y insérer des équipements mécaniques. En conséquence, le but de l'invention est de proposer un système de protection contre l'effet des rayonnements, qu'ils soient nucléaires, thermiques ou autres, évitant les inconvénients susmentionnés. Exposé de l'invention A cet effet, l'objet principal de l'invention est un système de construction modulaire et autostable assurant un isolement de sources de rayonnements, constitué de plusieurs types de blocs modulables, dénommés modules. Selon l'invention, le système comprend : - des modules de base en béton destinés à constituer une grande partie des parois et possédant dans leur épaisseur deux lobes, décalés l'un par rapport à l'autre en longueur et en hauteur, sauf sur un des deux côtés latéraux d'un des deux lobes pour former un redan inférieur latéral et de manière à présenter sur des côtés de jonction des redans faisant saillie d'un lobe à l'autre, de façon à construire des parois dont les jonctions entre les modules sont indirectes, c'est-à-dire imposent deux changements de direction dans l'épaisseur de la paroi dans le but de faire obstacle à la propagation des rayonnements susceptibles de traverser une jonction directe, et de manière à présenter un angle concave de positionnement sur une partie de l'épaisseur du module de base. Selon l'invention, il est avantageux que ces modules de base possèdent un chanfrein vertical dans l'angle concave de positionnement et sur les arêtes de jonction. Le système selon l'invention se complète avantageusement de modules poteaux destinés à joindre deux parois perpendiculaires et présentant sur deux surfaces de jonction perpendiculaires une partie en redan sur toute la hauteur et dont les dimensions correspondent à celles des redans latéraux des modules de base pour que ces derniers s'emboîtent dans les modules poteaux. Ces modules poteaux se complètent avantageusement d'un chanfrein sur l'arête interne du redan vertical. Le système selon l'invention se complète de modules de couvertures avec deux rebords inférieurs latéraux placés à chaque extrémité. Ces modules de couvertures présentent également un redan à l'intérieur de chaque rebord inférieur latéral. Selon l'invention, le système se complète d'au moins deux types de modules d'insertion d'équipements avec une structure identique aux modules de base, mais possédant une fenêtre d'insertion au milieu. Ces modules d'insertion d'équipements se complètent avec des échancrures dont la position et les dimensions correspondent respectivement avec celles des redans inférieurs latéraux des modules de base. Selon l'invention, et en fonction du choix de l'utilisateur, le système prévoit des trous latéraux au moins dans les parties latérales des modules de base et des modules d'insertion, au niveau de redans latéraux et dans les parties correspondantes des modules poteaux, et des goujons de fixation à insérer dans chaque trou et à visser dans un tube taraudé, par exemple en acier inox et fixé dans le trou latéral d'un des deux modules à assembler. Les goujons peuvent posséder une tête de goujon spécifique, destinée à assurer la protection de la construction, elle-même protégée par un capot. Les modules de base peuvent avoir des encoches pour loger les têtes intérieures des goujons. Dans une réalisation préférentielle du système selon l'invention, les différents modules sont en béton. Enfin, à l'assemblage des parois constituant le système de l'invention peut être adjointe une ventilation adaptée permettant ainsi de constituer une enceinte avec fonction de confinement. Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit, illustrée de plusieurs figures, qui représentent respectivement : - figures 1A et 1B, l'implantation du système selon l'invention sur une installation de reprise de déchets nucléaires ; 2 0 - figure 2, une coupe de la figure 1B ; - figure 3, en vue cavalière, l'enceinte de confinement selon l'invention, une fois montée ; - figure 4, en vue cavalière, un module de base du système selon l'invention ; 25 - figure 5, en vue cavalière, un module poteau du système selon l'invention ; - figure 6, en vue cavalière, un module de couverture du système selon l'invention ; - figure 7, en vue cavalière, un module d'insertion d'équipements du 30 système selon l'invention ; - figure 8, en vue cavalière, le montage des différents modules du système selon l'invention ; et - figures 9A et 9B, un schéma relatif au montage des modules du système selon l'invention, - figure 10, un schéma relatif à un autre moyen de montage des modules du système selon l'invention. Description détaillée d'une réalisation de l'invention La figure 1A montre, en vue cavalière, un bâtiment 3 dans lequel se trouve une installation de reprise de déchets nucléaires. Une partie 1 de l'installation, susceptible d'être contaminée, se trouve donc dans le bâtiment, ainsi qu'un tunnel 2 en béton destiné au transfert de différents éléments vers la partie 1. La figure 1B montre le même endroit, une fois une enceinte 4 installée sur la partie 1, invisible sur cette figure 1B, sauf une partie supérieure émergente 5. L'enceinte 4 entoure donc complètement la partie 1. La figure 2 montre, en coupe, l'enceinte 4 installée autour de la partie 1 de l'installation, ainsi que le tunnel 2 en béton. L'enceinte 4 est donc placée autour de la partie 1, un espace 8 subsistant entre ces deux éléments. Des poutres longitudinales 6 et des poutres transversales 7 supportent ces éléments. Un exemple d'enceinte obtenue par le système selon l'invention est donc représenté par la figure 3. Différents types de modules sont utilisés pour réaliser cette enceinte. Un premier type de module est un module de base 10 destiné à constituer la grande partie des parois verticales de l'enceinte. Il s'apparente à une brique. On remarque que ce module de base 10 a une extrémité décalée 11 sur un côté latéral, au niveau de la face externe de l'enceinte. Cette partie décalée 11 l'est en hauteur, de manière à ce que les modules de base 10, placés successivement les uns au-dessus des autres, puissent s'emboîter les uns sur les autres. La partie supérieure de couverture de l'enceinte est réalisée par plusieurs types de modules dont un module de couverture 30 constituant une grande partie de cette couverture. Cette dernière se complète par deux modules de cheminée 40A et 40B comportant chacun une ouverture 41A et 41B dont la forme est complémentaire, de manière à pouvoir laisser passer une partie en cheminée de l'enceinte. La couverture se termine à chaque extrémité par des modules de couverture d'extrémité 50, qui possèdent des redans latéraux 51 et 52 sur trois de leurs quatre côtés. Ces redans 51 et 52 correspondent avec des décrochements prévus sur la partie supérieure des modules de base 10 se trouvant en dessous et correspondant avec la partie décalée 11 de ces derniers. L'ensemble utilise également des modules d'insertion d'équipements. Trois premiers types de modules d'insertion d'équipements 60A, 60B, 60C forment une fenêtre 61, en étant assemblés les uns aux autres. D'autre part, un seul module d'insertion d'équipement 60D est également prévu et présente une fenêtre 62 correspondant à l'arrivée du tunnel 2 en béton. Enfin, des modules inférieurs 70 constituent la base de l'enceinte. Ils possèdent sur leur surface supérieure, un redan supérieur 71 dont le positionnement et la forme correspondent à ceux de la partie décalée 11 des modules de base 10. Ainsi, chaque module de base 10 peut être placé et fixé par rapport à un module inférieur 70 pour constituer la base de la paroi verticale à créer. Des protections en plomb 90 peuvent être placées, notamment dans les angles externes de l'enceinte, et en particulier dans la partie inférieure. Une telle enceinte selon l'invention constitue donc une protection radiologique, notamment grâce à la jonction avec des décrochements et redans entre chaque module constituant, soit la base, soit les parois, soit la couverture. La figure 4 montre un exemple de type de module de base 10. Celui-ci est composé principalement de deux lobes 12 et 14, occupant chacun la moitié de l'épaisseur du module de base 10. Ces deux lobes 12 et 14 sont décalés l'un par rapport à l'autre, à la fois dans le sens de la hauteur et dans celui de la longueur. De ce fait, il n'est pas possible de trouver une jointure directe dans une paroi constituée par des modules de base 10, tels que représentés sur cette figure 4, c'est-à-dire joignant directement une surface à l'autre de la paroi. La trajectoire fictive pour traverser une telle paroi, entre deux modules de base 10 adjacents en hauteur ou en longueur, ne peut pas être directe, c'est-à-dire sans changement de trajectoire, mais au contraire présente deux changements de trajectoires imposés par le décalage des deux lobes 12 et 14. En conséquence, la très grande majorité des rayonnements radioactifs, auxquels la paroi est confrontée, ne peuvent pas passer par les jointures ainsi réalisées entre deux modules de base 10. De plus, un des deux lobes, à savoir le lobe 14 possède une extrémité décalée 11, ici vers le bas, contrairement à ce qui a été dessiné sur la figure 3. La partie inférieure de la partie décalée 11 permet à ce module de base 10 de venir s'encastrer dans un décrochement 13 correspondant du module de base 10 se trouvant juste en dessous par un angle concave de positionnement. Pour faciliter le positionnement des modules de base 10 les uns par rapport aux autres, un chanfrein 16 est pratiqué sur une arête de jonction dépassant du lobe 12, sur son arête interne. De même, un chanfrein intérieur 18 est pratiqué dans l'angle concave de positionnement formé par la partie décalée 11 et le reste du lobe 14. Ce type de module de base 10 présente également des trous de fixation 80A se trouvant sur un des lobes 14, au niveau de la partie dépassant en hauteur et des trous de fixation 80B, au niveau des parties des redans dépassant latéralement. La figure 5 montre un module poteau utilisé à l'extrémité de deux parois perpendiculaires constituées principalement par des modules de base 10, tels que représentés sur la figure 4. Un tel module poteau 20 comprend principalement deux parties en redan 21 et 22, faisant saillie sur des surfaces de jonction de deux parois perpendiculaires. Ces deux parties en redan 21 et 22 possèdent, sur leur arête interne, un chanfrein 23 ou 24, pour faciliter le montage de l'ensemble. L'arête externe peut éventuellement être constituée d'un coin externe 25. La figure 6 montre un des modules de couverture 30 utilisé pour constituer le centre d'une couverture ne comportant pas de particularité, telle qu'une ouverture dans cette couverture. Ce module de couverture 30 s'apparente à une planche aux deux extrémités desquelles se trouve un rebord latéral 31 vers le bas, une fois que le module de couverture 30 est en position de mise en place, c'est-à-dire dirigé vers les parois de la future enceinte. Chaque rebord latéral 31 possède un redan intérieur 32 dont le positionnement et la taille correspondent au positionnement et à la taille des décrochements 13 pratiqués sur les modules de base 10. Ceci permet le positionnement de chaque module de couverture sur la partie supérieure d'une paroi ainsi constituée des modules de base 10. La figure 7 montre un exemple de modules d'insertion d'équipements. Ce type de modules est conçu sur la base de types de modules de base 10, mais en plus grand. En effet, il possède deux lobes 62 et 64, décalés l'un par rapport à l'autre, à la fois en hauteur et en longueur. Il possède principalement, en son centre, une ouverture 61 permettant d'avoir accès à l'intérieur de la future enceinte construite. Des échancrures 65 sont prévues pour correspondre au redan intérieur 32 des éléments des modules de couverture 30 ou à la partie décalée 11 des modules de base 10. De même, le décalage en hauteur des deux lobes 62 et 64 correspond à la hauteur de décrochement des rebords latéraux 31 des modules de couverture ou des deux lobes des modules de base 10. Ainsi, une jonction et un positionnement satisfaisants sont obtenus. De plus, dans sa partie inférieure, il est possible également de pratiquer des échancrures inférieures 66 correspondant à des redans de modules inférieurs de la future enceinte. Un tel module d'insertion peut être conçu en plusieurs parties 60A, 60B, 60C, comme représenté sur la figure 3. En référence à la figure 8, les parois, une fois constituées principalement par des éléments de modules, doivent être maintenues en place. En d'autres termes, les modules de base 10 doivent être solidarisés entre eux et par rapport aux autres types de modules. Ainsi, les premiers trous de fixation 80A permettent de fixer les modules de base 10, au niveau de leur décrochement en hauteur d'un lobe par rapport à l'autre. En correspondance, les deuxièmes trous de fixation 80B, placés sur les extrémités des modules de base 10, permettent de fixer les modules de base 10 entre eux, au niveau de 3 0 leur décrochements latéraux. Les liaisons inter-modules permettent un assemblage mécanique entre ceux-ci. Des goujons 82 assurent cette fonction. Les fixations des modules peuvent être réalisées avec des têtes de goujons 84 spécifiques permettant d'assurer la protection ou avec des éléments surfaciques venant colmater ces points sensibles, par exemple avec un capot 83 tel qu'illustré en figure 9A. Cette technique peut-être simplifiée, telle qu'illustrée par la figure 9B, en créant une encoche 85 dans les modules côté intérieur, et en adaptant la tête intérieure 88 des goujons 86 d'un plat métallique venant se loger dans l'encoche 85 créée. La solidarisation des modules peut également être réalisée selon un deuxième mode, tel qu'illustré en figure 10 : pour chaque trou de fixation 90, est prévu un goujon fileté 92 à mettre en place depuis l'extérieur de la paroi de la cellule ou de l'enceinte ainsi construite. Il est destiné à être incorporé par vissage dans un tube inox, scellé dans chaque module. Le goujon 92 est introduit dans un trou de fixation correspondant de chacun des décrochements de deux modules de base 10 à assembler. Le goujon 92 dépasse, par sa tête, à l'extérieur de la paroi. Dans le module de base 10 dont le décrochement se trouve à l'intérieur, est scellé un tube 94 taraudé en acier inoxydable. Le goujon 92 y est vissé dedans pour réaliser la rigidification de l'ensemble. Ce mode permet d'accroître l'étanchéité et la précision des fixations. Dans son application préférentielle, le système selon l'invention prévoit la construction d'une enceinte de confinement, notamment dans le domaine des interventions sur des installations contaminées (opérations de maintenance, interventions post-accidentelles, démantèlement...). Dans ce cas, il est très intéressant d'utiliser au moins un dispositif de ventilation pour organiser une ventilation adaptée dans l'enceinte, permettant ainsi de constituer une enceinte avec fonction de confinement. Avantages de l'invention Par le système selon l'invention, on permet la réalisation de parois, d'enceintes ou de cellules à vocation de protection contre l'effet des rayonnements, de différentes formes, selon les besoins de l'application qui en est faite. La création de murs de fermeture d'enceintes ou de cellules à haute atmosphère radioactive est ainsi également possible. Le fait de disposer de différents types de modules standards permet de réaliser une note de calculs générique pour chaque application. Chaque type de module est transportable par chariot et est de dimension et de masse limitée. Leur manutention s'en trouve aisée. Chaque module est réutilisable après décontamination, ce qui est facilité par l'application d'une peinture spécifique facilement décontaminable. Les différents modules sont ajustables à l'environnement : les dimensions des modules n'étant pas figées, l'enceinte est implantable dans des cellules au volume libre limité et par sa structure modulaire, elle est réutilisable et ajustable à d'autres environnements. L'épaisseur peut être non limitée, mise à part d'éventuels problèmes dus à la charge et à la manutention. Le système d'assemblage des différents modules fait que ceux-ci sont auto stables. Les éléments de fixation mécanique des modules entre eux sont réutilisables. Les différents modules du système selon l'invention sont réalisables en béton, qui est un matériau courant. L'utilisation de modules d'insertion d'équipements permet l'introduction de différents éléments techniques à l'intérieur des enceintes ou cellules ainsi réalisées. REVENDICATIONS1) Système de construction modulaire et autostable pour la protection contre l'effet des rayonnements constitué de plusieurs types de modules différents, caractérisé en ce qu'il comprend des modules de base (10) destinés à constituer une grande partie des parois et possédant chacun, dans leur épaisseur, deux lobes (12, 14), décalés l'un par rapport à l'autre en longueur et en hauteur, sauf sur un des deux côtés latéraux d'un des deux lobes pour former un redan inférieur latéral et de manière à présenter sur des côtés de jonction des redans faisant saillie d'un lobe par rapport à l'autre, de façon à permettre la construction de parois dont les jonctions entre les modules de base 10 sont indirectes, c'est-à-dire présentant deux changements de direction dans l'épaisseur de la paroi, et de manière à présenter un angle concave de positionnement sur une partie de l'épaisseur du module de base (10). 2) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque module de base (10) comprend un chanfrein vertical (16, 18) sur les arêtes de jonction et dans l'angle concave de positionnement. 3) Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des modules poteaux (20), destinés à joindre deux parois perpendiculaires présentant sur deux surfaces de jonction perpendiculaires une partie en redan (21, 22) sur toute la hauteur et dont les dimensions correspondent à celles des redans latéraux des modules de base (10) pour que ces derniers s'emboîtent dans les modules poteaux (20). 4) Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les modules poteaux possèdent un chanfrein (23, 24) sur l'arête interne des parties en redan (21, 22). 5) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des modules de couvertures (30, 40A, 40B, 50) présentant au moins deux bords latéraux (31). 6) Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque module de couverture (30, 40A, 40B, 50) présente un redan interne (32) à l'intérieur de chaque rebord latéral (31). 7) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un module d'insertion d'équipements (60, 60A, 60B, 60C, 60D) avec une structure identique au module de base (10), mais possédant une fenêtre d'insertion (61, 62) au milieu de celui-ci. 8) Système selon la revendication 7, en ce que chaque module d'insertion de matériel (60, 60A, 60B, 60C, 60D) présente des échancrures (65, 66) dont la position et la dimension correspondent respectivement au redan des modules de base (10) et des modules inférieurs (70). 9) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des trous de fixation (80A, 80B) sont prévus dans les redans constitués par le décalage entre les deux lobes (12, 14) de chacun des modules de base (10) et dont le positionnement correspond d'un module de base (10) à l'autre, et un goujon de fixation (82, 86, 92) à insérer dans chaque trou de fixation (80A, 80B). 10) Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que les goujons (82) ont une tête de goujon (84) spécifique pour assurer la protection et protégée par un capot (83). 11) Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que les modules de base (10) ont des encoches (85) pour loger les têtes intérieures (88) des goujons (86). 12) Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que les goujons (92) sont vissés chacun dans un tube taraudé (94) scellé dans un des deux modules à assembler. 13) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les différents modules sont en béton. 14) Application du système selon la revendication 1, à la construction d'une enceinte de confinement, caractérisé en ce qu'un dispositif de ventilation est utilisé.