EP2065642A1 - Procédé de réalisation d'orifices dans les enveloppes secondaires d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. - Google Patents

Procédé de réalisation d'orifices dans les enveloppes secondaires d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. Download PDF

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EP2065642A1
EP2065642A1 EP08161268A EP08161268A EP2065642A1 EP 2065642 A1 EP2065642 A1 EP 2065642A1 EP 08161268 A EP08161268 A EP 08161268A EP 08161268 A EP08161268 A EP 08161268A EP 2065642 A1 EP2065642 A1 EP 2065642A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
orifice
envelope
steam generator
pressure envelope
bundle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08161268A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Olivier Theallier
Jean-Claude Ferlay
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electricite de France SA
Areva NP SAS
Original Assignee
Electricite de France SA
Areva NP SAS
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/023—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers with heating tubes, for nuclear reactors as far as they are not classified, according to a specified heating fluid, in another group
    • F22B1/025—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers with heating tubes, for nuclear reactors as far as they are not classified, according to a specified heating fluid, in another group with vertical U shaped tubes carried on a horizontal tube sheet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/002—Component parts or details of steam boilers specially adapted for nuclear steam generators, e.g. maintenance, repairing or inspecting equipment not otherwise provided for
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49352—Repairing, converting, servicing or salvaging

Definitions

  • the present invention relates to a method of producing orifices in the secondary casings of a steam generator of a pressurized water nuclear reactor.
  • the steam generators used to produce steam, from the heat supplied by the cooling water of a pressurized water nuclear reactor comprise an external envelope called a generally cylindrical pressure envelope which is arranged with its axis vertical and which contains internal structures of the steam generator comprising in particular a bundle of heat exchange tubes between the primary fluid constituted by the pressurized water of the cooling of the nuclear reactor which circulates inside the tubes of the bundle and the feed water which is brought into contact with the outer surface of the bundle tubes in the secondary portion of the steam generator.
  • the bundle of the steam generator is constituted by a large number of U-shaped bent exchange tubes and each having two straight branches which are fixed at their ends in holes passing through a tubular plate integral with the pressure envelope of the generator. of steam.
  • the cylindrical pressure envelope In the service position of the steam generator, the cylindrical pressure envelope is placed with its vertical axis, the tubular plate is horizontal and the straight branches of the tubes of the beam are vertical.
  • the tube bundle is disposed within a generally cylindrical bundle shell which is placed in a coaxial arrangement within the pressure envelope.
  • the beam envelope which completely surrounds the beam is partially closed at its upper part, above the upper part of the bundle constituted by the bent portions of the tubes.
  • the beam envelope comprises, at its upper part, an opening for the passage of steam produced in contact with the tubes of the bundle.
  • the steam exiting the bundle envelope passes inside a set of separators and dryers occupying the entire upper part of the pressure envelope, above the bundle envelope.
  • the feed water of the steam generator is introduced, at the upper part of the bundle envelope, into an annular space between the bundle envelope and the pressure envelope.
  • the feed water flows in the vertical direction, first up and down in the annular space between the bundle envelope and the pressure envelope, up to the tube plate, to penetrate the inside the bundle envelope whose wall, at its lower part, provides a water passage space above the tube plate.
  • the tubular plate is pierced with a network of holes for passing and fixing the end portions of the straight branches of the tubes of the bundle, with the exception of a central region of diametrical direction free of holes for the passage of tubes.
  • Each of the U-shaped curved bundle tubes comprises a first branch engaged and fixed in a hole of a first part of the network of holes located on one side of the central zone and a second branch engaged and fixed in a hole of the second part. of the array placed in a symmetrical arrangement with respect to the position of the first hole.
  • the straight branches of the tube bundle are held by spacer plates distributed along the length of the bundle, within the bundle shell and having identical hole patterns as the hole patterns of the tube plate.
  • the tube bundle which has a generally cylindrical shape and which is placed in a coaxial arrangement with respect to the bundle envelope and the pressure envelope, comprises in its central part a void of tubes, axial direction, in line with the diametrical central zone of the tubular plate free of tube fixing holes.
  • the primary part of the steam generator is constituted by the interior space of the tubes of the bundle and by a water box disposed below the tube plate of the steam generator into which the ends of the tubes of the bundle fixed in holes through the tubular plate.
  • the secondary part of the steam generator is formed by the inner part of the outer shell of the steam generator, above the tube plate.
  • the secondary part of the steam generator contains the internal structures that include in particular the steam generator beam, the beam envelope and the separators and the steam dryers.
  • these interventions can be inspection operations, cleaning, repairing or removing foreign bodies from the bundle of tubes. These interventions are generally carried out as part of the annual maintenance operations of the steam generators, after stopping the nuclear reactor, for example for recharging the nuclear fuel core.
  • the interventions are generally performed at the steam generator tube plate and possibly at the spacer plates.
  • One of the maintenance operations usually carried out above the tube plate is to eliminate by launch sludge deposited on the upper face of the tube plate on the secondary side of the steam generator. It is also possible to extract foreign bodies introduced with the feedwater, between the tubes of the beam, when such bodies are detected during a television inspection of the beam.
  • Some devices also make it possible to carry out inspections or cleaning in a part of the bundle located above the tube sheet, for example above a spacer plate or between any two spacer plates.
  • all the interventions carried out in the secondary part of the steam generator are carried out by using displacement, inspection or maintenance devices, which are introduced inside the secondary part of the steam generator by orifices passing through the pressure envelope and the bundle envelope, at a level corresponding to the lower part of the bundle, slightly above the tube plate.
  • the inspection or intervention tools are passed through openings through the spacer plates, either in their central part or at their periphery. , in line with the diametrical part of the tubular plate free from holes for the passage of the tubes, called central water ru.
  • An inspection may also be performed at the spacer plates below the top plate, passing the probe or camera through the spaces between the tubes and into water passage holes passing through the spacer plates.
  • the implementation of this method is limited by the fact that a probe or camera of very small diameter must be used and the inspection zones are limited by the presence of antivibration bars in the upper part of the beam and that therefore, the inspection can only be carried out in a small part of the steam generator bundle.
  • the known inspection or cleaning devices take, to access the spaces between the tubes, above the different spacer plates distributed along the beam height, a path requiring three or even four changes of direction and must be moved in the vertical direction towards the upper parts of the steam generator bundle. All these constraints require very complex means and extremely difficult implementations to move and operate the intervention means in the steam generator beam.
  • the purpose of the invention is to propose a method for producing orifices in the secondary casings of a steam generator of a pressurized water nuclear reactor facilitating the intervention, particularly at the level of the generator's spacer plates. of steam.
  • FIG. 1 On the figure 1 the lower part of a steam generator of a pressurized water nuclear reactor generally designated 1 is shown.
  • the steam generator 1 comprises, in a conventional manner, a substantially cylindrical pressure envelope 2 inside which a bundle shell 3 containing a bundle of tubes 4 of the steam generator 1 is coaxially disposed.
  • the tube bundle 4 is constituted by a very large number of U-bent tubes, each having two straight branches which are engaged and fixed at their ends in a tubular plate 6 fixed to the lower part of the pressure envelope 2 of the steam generator 1.
  • the pressure envelope 2 is connected to a hemispherical bottom delimiting a water box 7 in two parts.
  • spacer plates 8 Inside the bundle shell 3 are fixed, in successive positions according to the height of the bundle, spacer plates 8 intended to hold the branches of the tubes 5 of the bundle 4 to prevent them from vibrating during the operation of the generator. of steam.
  • Each of the spacer plates 8 is pierced with a network of openings similar to the network of openings passing through the tube plate 6 in which the ends of the tubes 5 of the bundle 4 are fixed.
  • the straight branches of the tubes 5 of the bundle are engaged in aligned openings of the spacer plates 8 spaced in the longitudinal direction of the tube 5.
  • feed water of the steam generator 1 is introduced inside the pressure envelope 2 so as to be able to circulate from below upwards, inside the bundle envelope 3 in contact with the outer surface of the tubes 5.
  • the feed water circulating in contact with the tubes is heated, then vaporizes.
  • the steam produced is recovered at the top of the steam generator to be sent to the turbine of the nuclear reactor.
  • the feed water recovered at the condenser of the turbine is returned to the steam generator and the circulation of the feed water is ensured by the secondary circuit of the nuclear reactor.
  • the circulating water in the secondary circuit and inside the secondary part of the steam generator, in contact with the outer surface of the tubes 5 of the bundle 4, is charged with impurities such as oxides which can be deposited in the form of sludge on the upper surface of the tube plate 6 and also on the spacer plates 8, in particular in the interstices between the tubes 5 and the openings of these spacer plates 8 which must ensure the maintenance of the tubes 5 and the passage of the feed water in contact with the outer surface of said tubes 5.
  • impurities such as oxides which can be deposited in the form of sludge on the upper surface of the tube plate 6 and also on the spacer plates 8, in particular in the interstices between the tubes 5 and the openings of these spacer plates 8 which must ensure the maintenance of the tubes 5 and the passage of the feed water in contact with the outer surface of said tubes 5.
  • a hole 9 in the pressure envelope 2 and an orifice 10 in the bundle envelope 3 are pierced using the method according to the invention in the vicinity of the spacer plate 8 on which the intervention is to take place .
  • the orifice 9 will be called external orifice 9 and the orifice 10 will be called internal orifice 10.
  • These orifices, respectively external 9 and internal 10, are also commonly referred to by the term “inspection holes” .
  • the internal orifice 10 is located in the axis of the external orifice 9 and has a diameter substantially equal to this external orifice 9.
  • Figs. 2 to 13 the various steps of the method of producing orifices 9 and 10 will be described in envelopes, respectively of pressure 2 and bundle 3.
  • the bundle envelope 3 may comprise a vertical plate 11 whose role is to ensure a distribution of the flow of water between the pressure envelope 2 and the bundle envelope 3.
  • the thickness of the pressure envelope 2 is between 111 and 114 mm
  • the thickness of the bundle envelope 3 is 10 mm
  • the width of the web 11 is 80 mm.
  • the nuclear reactor Before carrying out the various drilling operations of the envelopes 9 and 10, the nuclear reactor is stopped and the operators wait for the temperature of this steam generator to reach 30 to 40 ° C.
  • a centering hole 20 (FIG. Fig. 4 ) on a part of the thickness of the pressure envelope 2 and in the axis of the orifice 9 to be made in this pressure envelope 2. From this centering front hole 20, it is made around this front hole 20, holes 21 ( Fig. 5 ) for fixing a mechanical drilling tool and a sealing plug, as will be seen later. These fixing holes 21 are for example six in number distributed uniformly around the centering hole 20.
  • a mechanical drilling tool 15 is shown schematically in dotted lines on the Fig. 1 .
  • This tooling 15 is of known type and is constituted for example by a drill which comprises conventionally, a hydraulic motor driving a tool holder spindle and an electric motor advance equipped with an encoder.
  • this pressure envelope 2 Prior to the piercing of the pressure envelope 2, the thickness of this pressure envelope 2 is measured so as to program the electric motor of the tooling 15 to produce a portion of the thickness of the pressure envelope 2 a non-opening pre-opening 22 ( Fig. 6 ).
  • the diameter of this pre-opening 22 is for example 90 mm and the thickness of the remaining web of the pressure envelope 2 at the tip of this pre-opening 22 is between 1/10 th of mm and 10 mm and preferably between 2 and 5 mm.
  • pre-opening 22 does not open into the steam generator 1 prevents the chips that are produced by the mechanical drilling tool, fall inside the steam generator 1 and be driven by the water in the secondary circuit of the nuclear reactor with the consequent serious consequences.
  • a flat bottom 23 in this pre-opening 22 by means of a flat-bottom tool of known type.
  • This tool also carries a bore of the pre-opening 22.
  • the next step represented in Fig. 8 consists, around the pre-opening 22 on the outer wall of the pressure envelope 2, of forming a vertical vertical reference surface 24 for the application of a seal of the closure plug of the external orifice 9, as we will see later.
  • the electroerosion drilling tool is mounted on the outer wall of the pressure envelope 2. , of known type, whose electrode is intended to completely pierce the pre-opening 22 in order to obtain the external orifice 9, as shown in FIG. Fig. 9 . Electro-erosion drilling avoids the formation of chips. During the drilling of the orifice 9 over the entire thickness of the pressure envelope 2, the overflow of water contained in the steam generator 1 flows through this orifice 9 into a tank, not shown, recovery demineralized EDM drilling water.
  • the EDM drilling tool of known type has in this case a centered electrode.
  • a first opening 25 of width I1 in the plate 11 is made in the axis of the external orifice 9, then a second opening 26 of width I2 in the plate 11, the width I1 of the first opening 25 being greater than the width I2 of the second opening 26.
  • the width I1 of the first opening 25 is of the order of 150 mm and the width I2 of the second opening 26 is of the order of 120 mm ( Fig. 10 ).
  • a fillet 27 is formed on the inner edge of the external orifice 9 by means of the electro-erosion tool with an off-center electrode. This leave 27 eliminates stress concentrations.
  • the beam envelope 3 is pierced so as to obtain the internal orifice 10.
  • This inner orifice 10 has a diameter of the order of 90 mm. identical to the diameter of the external orifice 9 and these orifices, respectively external 9 and internal 10, are substantially coaxial ( Fig. 12 ).
  • the external orifice 9 is closed by means of a buffer generally designated by the reference numeral 30 and shown in FIG. Fig. 13 .
  • This buffer 30 comprises a seal 31, for example made of graphite, held against the flat surface 24 of the outer wall of the pressure envelope 2 by means of a joint press 32.
  • This joint press 32 is applied against the outer wall of the pressure envelope 2 by a plug 33 held against this outer wall by studs 34 and nuts 35.
  • the studs 34 are screwed into the fixing holes 21 and are energized due to the pressure prevailing inside the steam generator 1 when it is in operation.
  • a ferrule 36 which opens into the space formed between the pressure envelope 2 and the bundle envelope 3, as shown in FIG. Fig. 13 .
  • This ferrule 36 makes it possible to restore the circulation of water at this level because of the openings in the dish 11.
  • the buffer 30 withstands the pressure prevailing inside the steam generator 1 during its operation and which is generally included between 70 and 80 bars.
  • the external orifice 9 can be pierced in a latch pin 40 means for lifting or supporting the steam generator 1.
  • the same procedure is followed by making a centering hole 20, fixing holes 21, a pre-opening 22 and the external orifice 9.
  • a buffer 30 is also placed on the external orifice 9 at the level of the trunnion 40.
  • the method according to the invention thus makes it possible to carry in any zone of the steam generator means of passage of intervention means inside the steam generator.
  • the operations of setting up the intervention means in the steam generator are facilitated and these operations do not require the use of a complex device for moving the intervention means.
  • the method according to the invention applies to any steam generator comprising a pressure envelope and a bundle envelope in which the tube bundle of the steam generator is held by spacer plates.

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Abstract

Le procédé consiste à s'assurer que le générateur de vapeur (1) est rempli d'eau et à compléter le niveau si nécessaire, à effectuer par perçage au moyen d'un outillage mécanique (15), un préorifice (22) non débouchant sur une partie de l'épaisseur de l'enveloppe de pression (2), à abaisser le niveau d'eau dans le générateur de vapeur (1) juste au-dessus du préorifice (22), à terminer au moyen d'un outillage d'électroérosion le perçage de l'orifice (9) dans l'enveloppe de pression (2) et à effectuer également au moyen de l'outillage d'électroérosion, un orifice (10) dans l'enveloppe de faisceau (3).

Description

  • La présente invention concerne un procédé de réalisation d'orifices dans les enveloppes secondaires d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression.
  • 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'alimentation 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 supérieure 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 débouchent 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 vapeur, 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 un certain temps de fonctionnement du générateur de vapeur, il est nécessaire d'effectuer certaines interventions à l'intérieur de ce générateur de vapeur et en particulier à l'intérieur de la partie secondaire, ces interventions pouvant être des opérations d'inspection, de nettoyage, de réparation ou d'extraction de corps étrangers du faisceau de tubes. Ces interventions sont généralement réalisées dans le cadre des opérations de maintenance annuelles des générateurs de vapeur, après arrêt du réacteur nucléaire, par exemple pour rechargement du coeur en combustible nucléaire.
  • Les interventions sont généralement réalisées au niveau de la plaque tubulaire du générateur de vapeur et éventuellement au niveau des plaques- entretoises.
  • L'une des opérations de maintenance habituellement effectuée au-dessus de la plaque tubulaire consiste à éliminer par lançage des boues déposées sur la face supérieure de la plaque tubulaire, du côté secondaire du générateur de vapeur. On peut également réaliser l'extraction de corps étrangers introduits avec l'eau d'alimentation, entre les tubes du faisceau, lorsque de tels corps sont détectés lors d'une inspection télévisuelle du faisceau.
  • Pour réaliser les différentes interventions dans la partie secondaire du générateur de vapeur, on a proposé divers dispositifs permettant d'accéder à des zones d'intervention dans la partie secondaire du générateur de vapeur.
  • Pour réaliser une inspection visuelle à l'intérieur de la partie secondaire, on a par exemple proposé l'utilisation d'un petit véhicule équipé d'une caméra, un dispositif porte-outils qui peut être utilisé dans la zone annulaire entre l'enveloppe de faisceau et l'enveloppe de pression et différents dispositifs d'inspection qui peuvent être introduits entre les tubes du faisceau par la partie inférieure de l'enveloppe de faisceau.
  • Pour réaliser l'inspection, le nettoyage par lançage des plaques et l'extraction de corps étrangers du faisceau, on a également proposé divers dispositifs qui peuvent être introduits et déplacés au-dessus de la plaque tubulaire, dans l'espace libre central du faisceau.
  • Certains dispositifs permettent également de réaliser des inspections ou des nettoyages, dans une partie du faisceau située au-dessus de la plaque tubulaire par exemple au-dessus d'une plaque-entretoise ou entre deux plaques-entretoises quelconques.
  • D'une manière générale, toutes les interventions effectuées dans la partie secondaire du générateur de vapeur sont réalisées en utilisant des dispositifs de déplacement, d'inspection ou de maintenance, qui sont introduits à l'intérieur de la partie secondaire du générateur de vapeur par des orifices traversant l'enveloppe de pression et l'enveloppe de faisceau, à un niveau correspondant à la partie basse du faisceau, légèrement au-dessus de la plaque tubulaire.
  • Pour accéder aux parties supérieures du faisceau du générateur de vapeur, entre les plaques-entretoises, on fait passer les outils d'inspection ou d'intervention à travers des ouvertures traversant les plaques-entretoises, soit dans leur partie centrale, soit à leur périphérie, à l'aplomb de la partie diamétrale de la plaque tubulaire exempte de trous de passage des tubes, appelée ru d'eau central.
  • On a également proposé de réaliser des examens à l'intérieur du faisceau en utilisant une caméra vidéo de très faible diamètre qui est introduite dans l'enveloppe de faisceau par sa partie supérieure, de manière à réaliser une inspection visuelle de la partie périphérique de la plaque-entretoise supérieure.
  • On peut également réaliser une inspection au niveau des plaques-entretoises situées en dessous de la plaque supérieure, en faisant passer la sonde ou la caméra dans les espaces entre les tubes et dans des trous de passage d'eau traversant les plaques-entretoises. La mise en oeuvre de ce procédé est limité du fait qu'on doit utiliser une sonde ou une caméra de très faible diamètre et que les zones d'inspection sont limitées par la présence de barres antivibratoires dans la partie supérieure du faisceau et qu'en conséquence, l'inspection ne peut être effectuée que dans une petite partie du faisceau du générateur de vapeur.
  • Les procédés et dispositifs d'inspection visuelle ou de nettoyage connus ne peuvent donc être utilisés, pour réaliser une inspection ou un nettoyage dans une partie supérieure du faisceau du générateur de vapeur, que si le générateur de vapeur comporte des plaques entretoises ayant des ouvertures situées à l'aplomb du ru d'eau central ou des trous de passage d'eau. Ces procédés et dispositifs sont par conséquent inutilisables sur un grand nombre de générateurs de vapeur de modèles différents qui ne comportent pas ces particularités de conception concernant leurs plaques-entretoises.
  • De plus, les dispositifs connus d'inspection ou de nettoyage empruntent, pour accéder aux espaces entre les tubes, au-dessus des différentes plaques-d'entretoises réparties suivant la hauteur du faisceau, un cheminement nécessitant trois ou même quatre changements de direction et doivent être déplacés, dans la direction verticale, vers les parties supérieures du faisceau du générateur de vapeur. Toutes ces contraintes nécessitent de disposer de moyens très complexes et de mises en oeuvre extrêmement délicates pour déplacer et actionner les moyens d'intervention dans le faisceau du générateur de vapeur.
  • L'invention a pour but de proposer un procédé de réalisation d'orifices dans les enveloppes secondaires d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression facilitant l'intervention notamment au niveau des plaques-d'entretoises de ce générateur de vapeur.
  • L'invention a donc pour objet un procédé de réalisation d'orifices dans les enveloppes secondaires d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, lesdites enveloppes secondaires comprenant une enveloppe de faisceau disposée concentriquement à l'intérieur d'une enveloppe de pression, caractérisé en ce qu'après un arrêt à froid du réacteur nucléaire, il consiste en les étapes suivantes :
    • a) à s'assurer que le générateur de vapeur est rempli d'eau et à compléter le niveau si nécessaire,
    • b) à effectuer par perçage au moyen d'un outillage mécanique, un préorifice non débouchant sur une partie de l'épaisseur de l'enveloppe de pression,
    • c) à abaisser le niveau d'eau dans le générateur de vapeur juste au-dessus du préorifice,
    • d) à terminer au moyen d'un outillage d'électroérosion le perçage de l'orifice dans l'enveloppe de pression, et
    • e) à effectuer également au moyen de l'outillage d'électroérosion un orifice dans l'enveloppe de faisceau, les orifices des enveloppes, respectivement de pression et de faisceau, étant sensiblement coaxiaux et de même axe et sensiblement de même diamètre.
  • Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
    • avant l'étape b), on réalise un avant trou de centrage sur une partie de l'épaisseur de l'enveloppe de pression et dans l'axe de l'orifice à effectuer dans cette enveloppe,
    • à partir de l'avant trou de centrage, on réalise autour de cet orifice, des trous de fixation de l'outillage mécanique, d'une part, et d'un tampon d'obturation de l'orifice de l'enveloppe de pression, d'autre part,
    • avant l'étape b), on mesure l'épaisseur de l'enveloppe de pression et on programme l'outillage de perçage mécanique à la profondeur du préorifice,
    • avant l'étape c), on réalise une surface plane verticale sur la paroi externe de l'enveloppe de pression pour l'application d'un joint d'étanchéité d'un tampon d'obturation de l'orifice de l'enveloppe de pression,
    • entres les étapes b) et c), on alèse le préorifice et on réalise un fond plat dans ce préorifice,
    • après l'étape d), on réalise sur le bord interne de l'orifice de l'enveloppe de pression un congé pour éliminer les concentrations de contraintes, et
    • le congé du bord interne de l'orifice de l'enveloppe de pression est réalisé au moyen de l'outillage d'électroérosion.
  • 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 d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression,
    • la Fig. 2 est une vue schématique en coupe verticale d'une portion des enveloppes du générateur de vapeur au niveau de laquelle les orifices sont à réaliser en utilisant le procédé, conforme à l'invention,
    • la Fig. 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne 3-3 de la Fig. 2,
    • les Figs. 4 à 12 sont des vues schématiques montrant les différentes étapes de mise en oeuvre du procédé,
    • la Fig. 13 est une vue schématique en coupe transversale d'un tampon d'obturation de l'orifice de l'enveloppe de pression,
    • les Figs. 14 à 16 sont des vues schématiques en coupe transversale d'une autre portion des enveloppes du générateur de vapeur au niveau de laquelle les orifices sont réalisés par le procédé, conforme à l'invention.
  • Sur la figure 1, on a représenté la partie inférieure d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, désigné de manière générale par la référence 1.
  • Le générateur de vapeur 1 comporte, de manière classique, une enveloppe de pression 2 de forme sensiblement cylindrique à l'intérieur de laquelle est disposée, de manière coaxiale, une enveloppe de faisceau 3 contenant un faisceau de tubes 4 du générateur de vapeur 1.
  • Le faisceau de tubes 4 est constitué par un très grand nombre de tubes 5 pliés en U, comportant chacun deux branches droites qui sont engagées et fixées à leurs extrémités dans une plaque tubulaire 6 fixée à la partie inférieure de l'enveloppe de pression 2 du générateur de vapeur 1. L'enveloppe de pression 2 est raccordée à un fond hémisphérique délimitant une boite à eau 7 en deux parties.
  • A l'intérieur de l'enveloppe de faisceau 3 sont fixées, dans des positions successives suivant la hauteur du faisceau, des plaques-entretoises 8 destinées à maintenir les branches des tubes 5 du faisceau 4 pour les empêcher de vibrer pendant le fonctionnement du générateur de vapeur. Chacune des plaques-entretoises 8 est percée d'un réseau d'ouvertures analogues au réseau d'ouvertures traversant la plaque tubulaire 6 dans laquelle sont fixées les extrémités des tubes 5 du faisceau 4. Les branches droites des tubes 5 du faisceau sont engagées dans des ouvertures alignées des plaques-entretoises 8 espacées suivant la direction longitudinale du tube 5.
  • De manière classique, de l'eau d'alimentation du générateur de vapeur 1 est introduite à l'intérieur de l'enveloppe de pression 2 de manière à pouvoir circuler de bas en haut, à l'intérieur de l'enveloppe de faisceau 3, au contact de la surface extérieure des tubes 5. L'eau d'alimentation circulant en contact des tubes se chauffe, puis se vaporise. La vapeur d'eau produite est récupérée à la partie supérieure du générateur de vapeur pour être envoyée à la turbine du réacteur nucléaire.
  • L'eau d'alimentation récupérée au condenseur de la turbine est renvoyée au générateur de vapeur et la circulation de l'eau d'alimentation est assurée par le circuit secondaire du réacteur nucléaire.
  • L'eau en circulation dans le circuit secondaire et à l'intérieur de la partie secondaire du générateur de vapeur, en contact avec la surface extérieure des tubes 5 du faisceau 4, se charge en impuretés telles que des oxydes qui peuvent se déposer sous forme de boues sur la surface supérieure de la plaque tubulaire 6 et également sur les plaques-entretoises 8, en particulier dans les interstices entre les tubes 5 et les ouvertures de ces plaques-entretoises 8 qui doivent assurer le maintien des tubes 5 et le passage de l'eau d'alimentation au contact de la surface extérieure desdits tubes 5.
  • Lors d'un arrêt du réacteur nucléaire, après un certain temps de fonctionnement du générateur de vapeur 1, il est nécessaire d'effectuer certaines interventions à l'intérieur du générateur de vapeur et en particulier au niveau des plaques-entretoises 8. Ces interventions peuvent être des opérations d'inspection, de nettoyage à l'aide d'une lance de nettoyage, de réparation ou d'extraction de corps étrangers du faisceau de tubes 4 du générateur de vapeur.
  • Pour cela, et comme montré à la Fig. 1, on perce en utilisant le procédé conforme à l'invention, un orifice 9 dans l'enveloppe de pression 2 et un orifice 10 dans l'enveloppe de faisceau 3 à proximité de la plaque-entretoise 8 sur laquelle l'intervention doit être effectuée.
  • Dans ce qui suit, l'orifice 9 sera dénommé orifice externe 9 et l'orifice 10 sera dénommé orifice interne 10. Ces orifices, respectivement externe 9 et interne 10, sont aussi désignés de manière courante par l'expression "trous de visite".
  • L'orifice interne 10 est situé dans l'axe de l'orifice externe 9 et présente un diamètre sensiblement égal à cet orifice externe 9.
  • En se reportant maintenant aux Figs. 2 à 13, on va décrire les différentes étapes du procédé de réalisation des orifices 9 et 10 dans les enveloppes, respectivement de pression 2 et de faisceau 3. Sur ces figures, on a représenté une portion des enveloppes 2 et 3 au niveau de laquelle les orifices 9 et 10 doivent être réalisés. Dans cette portion, l'enveloppe de faisceau 3 peut comporter un plat vertical 11 dont le rôle est d'assurer une répartition de la circulation de l'eau entre l'enveloppe de pression 2 et l'enveloppe de faisceau 3.
  • A titre d'exemple, l'épaisseur de l'enveloppe de pression 2 est comprise entre 111 et 114 mm, l'épaisseur de l'enveloppe de faisceau 3 est de 10 mm et la largeur du voile 11 est de 80 mm.
  • Avant d'effectuer les différentes opérations de perçage des enveloppes 9 et 10, le réacteur nucléaire est arrêté et les opérateurs attendent que la température de ce générateur de vapeur atteigne 30 à 40°C.
  • Ensuite, on s'assure que le générateur de vapeur 1 est rempli d'eau et l'on complète le niveau si nécessaire, afin de réduire la dosimétrie pour les opérateurs.
  • Ensuite, les différentes étapes pour réaliser l'orifice externe 9 dans l'enveloppe de pression 2, puis l'orifice interne 10 dans l'enveloppe de faisceau 3 peuvent commencer, ces étapes étant décrites à partir des Figs. 4 à 12.
  • Tout d'abord, on réalise au moyen d'un outillage approprié de type connu, un avant trou 20 de centrage (Fig. 4) sur une partie de l'épaisseur de l'enveloppe de pression 2 et dans l'axe de l'orifice 9 à effectuer dans cette enveloppe de pression 2. A partir de cet avant trou de centrage 20, on réalise autour de cet avant trou 20, des trous 21 (Fig. 5) de fixation d'un outillage de perçage mécanique et d'un tampon d'obturation, comme on le verra ultérieurement. Ces trous 21 de fixation sont par exemple au nombre de six répartis uniformément autour de l'avant trou 20 de centrage.
  • Sur la paroi extérieure de l'enveloppe de pression 2 et au moyen des trous 21 de fixation, on monte un outillage de perçage mécanique 15 représenté schématiquement en pointillés sur la Fig. 1. Cet outillage 15 est de type connu et est constitué par exemple par une perceuse qui comporte de manière classique, un moteur hydraulique d'entraînement d'une broche porte-outil et un moteur électrique d'avance muni d'un codeur.
  • Préalablement au perçage de l'enveloppe de pression 2, on mesure l'épaisseur de cette enveloppe de pression 2 de façon à programmer le moteur électrique de l'outillage 15 pour réaliser sur une partie de l'épaisseur de l'enveloppe de pression 2 un préorifice 22 non débouchant (Fig. 6). Le diamètre de ce préorifice 22 est par exemple de 90 mm et l'épaisseur du voile restant de l'enveloppe de pression 2 à la pointe de ce préorifice 22 est comprise entre 1/10ème de mm et 10mm et de préférence entre 2 et 5 mm.
  • Le fait que le préorifice 22 ne débouche pas à l'intérieur du générateur de vapeur 1 permet d'éviter que les copeaux qui sont produits par l'outillage de perçage mécanique, tombent à l'intérieur du générateur de vapeur 1 et soit entraînés par l'eau dans le circuit secondaire du réacteur nucléaire avec les conséquences graves qui en découlent.
  • De plus, la présence de l'eau à l'intérieur du générateur de vapeur permet d'éviter que les opérateurs effectuant les différentes interventions, soient soumis à une forte irradiation.
  • Afin de préparer l'étape suivante de réalisation de l'orifice externe 9 dans l'enveloppe de pression 2, on réalise, comme représenté à la Fig. 7, un fond plat 23 dans ce préorifice 22 au moyen d'un outil à fond plat de type connu. Cet outil réalise également un alésage du préorifice 22.
  • L'étape suivante représentée à la Fig. 8, consiste à réaliser autour du préorifice 22 sur la paroi externe de l'enveloppe de pression 2, une surface plane verticale 24 de référence pour l'application d'un joint d'étanchéité du tampon d'obturation de l'orifice externe 9, comme on le verra ultérieurement.
  • Ensuite, on abaisse le niveau d'eau dans le générateur de vapeur 1 juste au-dessus du préorifice 22 réalisé dans l'enveloppe de pression 2. On monte sur la paroi externe de l'enveloppe de pression 2 un outillage de perçage par électroérosion, de type connu, dont l'électrode est destinée à percer complètement le préorifice 22 afin d'obtenir l'orifice externe 9, comme montré à la Fig. 9. Le perçage par électroérosion évite la formation de copeaux. Lors du perçage de l'orifice 9 sur toute l'épaisseur de l'enveloppe de pression 2, le trop plein d'eau contenu dans le générateur de vapeur 1 s'écoule par cet orifice 9 dans un bac, non représenté, de récupération de l'eau déminéralisée de perçage par électroérosion. L'outillage de perçage par électroérosion de type connu a dans le cas présent une électrode centrée.
  • Toujours à l'aide de cet outillage de perçage par électroérosion avec une électrode décentrée, on réalise, dans l'axe de l'orifice externe 9, une première ouverture 25 de largeur I1 dans le plat 11, puis une seconde ouverture 26 de largeur I2 dans le plat 11, la largeur I1 de la première ouverture 25 étant supérieure à la largeur I2 de la seconde ouverture 26. A titre d'exemple, la largeur I1 de la première ouverture 25 est de l'ordre de 150 mm et la largeur I2 de la seconde ouverture 26 est de le l'ordre de 120 mm (Fig. 10).
  • Comme montré à la Fig. 11, un congé 27 est réalisé sur le bord interne de l'orifice externe 9 au moyen de l'outillage d'électroérosion a électrode décentrée. Ce congé 27 permet d'éliminer les concentrations de contraintes.
  • Ensuite, toujours à l'aide de l'outillage d'électroérosion à électrode décentrée, l'enveloppe de faisceau 3 est percée de façon à obtenir l'orifice interne 10. Cet orifice interne 10 présente un diamètre de l'ordre de 90 mm identique au diamètre de l'orifice externe 9 et ces orifices, respectivement externe 9 et interne 10, sont sensiblement coaxiaux (Fig. 12).
  • Après avoir effectué les différentes interventions à l'intérieur de l'enveloppe de faisceau 3 et notamment au niveau de la plaque-entretoise 8 située au-dessous de l'orifice interne 10, comme par exemple des interventions d'inspection, de nettoyage, de réparation ou d'extraction de corps étrangers du faisceau de tubes 4, l'orifice externe 9 est fermé au moyen d'un tampon désigné dans son ensemble par la référence 30 et représenté à la Fig. 13.
  • Ce tampon 30 comprend un joint d'étanchéité 31, par exemple en graphite, maintenu contre la surface plane 24 de la paroi extérieure de l'enveloppe de pression 2 au moyen d'un presse joint 32. Ce presse joint 32 est appliqué contre la paroi externe de l'enveloppe de pression 2 par un bouchon 33 maintenu contre cette paroi externe par des goujons 34 et des écrous 35.
  • Les goujons 34 sont vissés dans les trous de fixation 21 et ils sont mis sous tension du fait de la pression régnant à l'intérieur du générateur de vapeur 1 lorsqu'il est en fonctionnement.
  • A l'intérieur de l'orifice externe 9 est placé une virole 36 qui débouche dans l'espace ménagé entre l'enveloppe de pression 2 et l'enveloppe de faisceau 3, comme montré à la Fig. 13. Cette virole 36 permet de rétablir la circulation d'eau à ce niveau du fait des ouvertures ménagées dans le plat 11. Le tampon 30 résiste à la pression régnant à l'intérieur du générateur de vapeur 1 lors de son fonctionnement et qui est généralement comprise entre 70 et 80 bars.
  • Selon une variante représentée sur les Figs. 14 à 16 et en fonction de l'emplacement sur le générateur de vapeur 1 au niveau duquel la ou les interventions doivent intervenir, l'orifice externe 9 peut être percé dans un tourillon 40 d'accrochage de moyens de levage ou de supportage du générateur de vapeur 1. Dans ce cas, on procède de manière identique, en réalisant un avant trou de centrage 20, des trous de fixation 21, un préorifice 22 et l'orifice externe 9.
  • Après avoir effectué les différentes interventions à l'intérieur de l'enveloppe, de faisceau 3, un tampon 30 est également placé sur l'orifice externe 9 au niveau du tourillon 40.
  • Le procédé selon l'invention permet donc de réaliser dans une zone quelconque du générateur de vapeur des orifices de passage de moyen d'intervention à l'intérieur du générateur de vapeur. Les opérations de mise en place des moyens d'intervention dans le générateur de vapeur sont facilitées et ces opérations ne requièrent pas l'utilisation de dispositif de déplacement complexe des moyens d'intervention.
  • Le procédé selon l'invention s'applique à tout générateur de vapeur comportant une enveloppe de pression et une enveloppe de faisceau dans laquelle le faisceau de tubes du générateur de vapeur est maintenu par des plaques-entretoises.

Claims (8)

  1. Procédé de réalisation d'orifices (9,10) dans les enveloppes secondaires (2,3) d'un générateur de vapeur (1) d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, lesdites enveloppes secondaires (2, 3) comprenant une enveloppe de faisceau (3) disposée concentriquement à l'intérieur d'une enveloppe de pression (2), caractérisé en ce qu'après un arrêt à froid du réacteur nucléaire, il consiste en les étapes suivantes :
    - a) à s'assurer que le générateur de vapeur (1) est rempli d'eau et à compléter le niveau si nécessaire,
    - b) à effectuer par perçage au moyen d'un outillage mécanique, un préorifice (22) non débouchant sur une partie de l'épaisseur de l'enveloppe de pression (2),
    - c) à abaisser le niveau d'eau dans le générateur de vapeur (1) juste au-dessus du préorifice (22),
    - d) à terminer au moyen d'un outillage d'électroérosion le perçage de l'orifice (9) dans l'enveloppe de pression (2), et
    - e) à effectuer également au moyen de l'outillage d'électroérosion un orifice (10) dans l'enveloppe de faisceau (3), les orifices (9, 10) des enveloppes, respectivement de pression (2) et de faisceau (3), étant sensiblement coaxiaux et de même diamètre.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'avant l'étape b), on réalise un avant trou de centrage (20) sur une partie de l'épaisseur de l'enveloppe de pression (2) et dans l'axe de l'orifice (9) à effectuer dans cette enveloppe de pression (2).
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à partir de l'avant trou de centrage (20), on réalise autour de cet orifice (9), des trous (21) de fixation de l'outillage de perçage mécanique, d'une part et d'un tampon (30) d'obturation de l'orifice (9) de l'enveloppe de pression (2), d'autre part.
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'avant l'étape b), on mesure l'épaisseur de l'enveloppe de pression (2) et on programme l'outillage de perçage mécanique à la profondeur du préorifice (22).
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'avant l'étape c) , on réalise une surface plane verticale (24) sur la paroi externe de l'enveloppe de pression (2) pour l'application d'un joint d'étanchéité (31) d'un tampon (30) d'obturation de l'orifice (9).
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'entre les étapes b) et c), on alèse le préorifice (22) et on réalise un fond plat (23) dans ce préorifice (22).
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'après l'étape d), on réalise sur le bord interne de l'orifice (9) de l'enveloppe de pression (2), un congé (27) pour éliminer les concentrations de contraintes.
  8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le congé (27) du bord interne de l'orifice (9) de l'enveloppe de pression (2) est réalisé au moyen de l'outillage d'électroérosion.
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