FR2585110A1 - Ensemble de liaison enveloppe/plaques de support de tubes pour generateur nucleaire de vapeur et procede d'ajustement radial pour assembler l'ensemble - Google Patents

Abstract

ENSEMBLE 70 DE LIAISON ENVELOPPEPLAQUES DE SUPPORT DE TUBES POUR GENERATEUR DE VAPEUR ET PROCEDE POUR ASSEMBLER CET ENSEMBLE, QUI EVITE LES PERTURBATIONS DUES A L'INTERACTION THERMIQUE ENTRE UNE ENVELOPPE 72 AYANT UN PREMIER COEFFICIENT DE DILATATION THERMIQUE ET UNE PLAQUE 74 DE SUPPORT DE TUBES QUI A UN DEUXIEME COEFFICIENT DE DILATATION THERMIQUE RELATIVEMENT PLUS ELEVE. LES PERTURBATIONS SONT EVITEES EN AJUSTANT RADIALEMENT L'ENVELOPPE 72, A SAVOIR EN INDUISANT LOCALEMENT UNE PRECONTRAINTE EN ENGAGEANT DAVANTAGE LE FILETAGE D'UN GOUJON 80 DANS L'ENSEMBLE DE CALAGE 76 POUR DEFORMER L'ENVELOPPE 72 PENDANT L'ASSEMBLAGE. AU COURS DU PRECHAUFFAGE ET DU FONCTIONNEMENT ULTERIEURS, LA PRECONTRAINTE EST RELACHEE GRACE A LA DILATATION DE L'ENCEINTE EXTERIEURE 78. EN OUTRE, DES CALES D'EPAISSEUR OU COINS 64 A SURFACE SOLUBLE PAR LA CHALEUR ETOU LA PRESSION OU A SURFACE MUNIE D'UNE RONDELLE BELLEVILLE SONT INSERES ENTRE L'ENVELOPPE 72 ET LA PLAQUE 74 DE SUPPORT DE TUBES POUR COMPENSER DAVANTAGE LA DILATATION THERMIQUE DE LA PLAQUE DE SUPPORT DE TUBES.

Description

ENSEMBLE DE LIAISON ENVELOPPE/PLAQUES DE SUPPORT DE

TUBES POUR GENERATEUR NUCLEAIRE DE VAPEUR ET PROCEDE

D'AJUSTEMENT RADIAL POUR ASSEMBLER L'ENSEMBLE

La présente invention est relative aux générateurs nucléaires de vapeur et, plus particulièrement, à un ensemble de liaison et à un procédé concernant ce dernier afin d'éliminer ou de limiter sélectivement les gênes dans la structure causées par la dilatation thermique pendant le fonctionnement d'un générateur nucléaire de vapeur entre une enveloppe en matière à coefficient de dilatation particulier et un système de plaques tubulaires

de support dont les plaques constitutives ont un coeffi-

cient de dilatation thermique relativement plus élevé.

Un générateur nucléaire de vapeur typique du type généralement évoqué ici est décrit dans le brevet des E.U.A. possédé en commun n 4 303-043, attribué à MALICK,

et est représenté sur la Fig. 1 de la présente demande.

Un tel générateur nucléaire de vapeur, qui est globalement désigné par le repère numérique 20, comporte une enceinte extérieure verticale 22 avec une buse 24 d'admission de

fluide primaire et une buse 26 de sortie de fluide pri-

maire, qui sont fixées près de l'extrémité inférieure.

Une enceinte intérieure verticale ou enveloppe 23 possède à son extrémité inférieure une plaque tubulaire 28 dans laquelle sont réalisés des trous tubulaires 30. Des tubes 38, qui sont des tubes de transfert de chaleur à forme incurvée en U, sont disposés dans l'enveloppe 23 et sont fixés à la plaque tubulaire 28 au moyen des trous tubulaires 30. Les tubes 38, qui peuvent être environ au nombre de 7 000, forment collectivement ce que l'on appelle communément un faisceau tubulaire 40. En outre, plusieurs plaques 33 de support de tubes sont placées horizontalement dans l'enveloppe 23 et reliées à celle- ci pour loger, aligner et supporter les tubes 38. Une plaque séparatrice 32, qui est fixée à la fois à la plaque tubulaire 28 et à l'enceinte extérieure 22, définit une chambre d'entrée 34 du fluide primaire et une chambre de

sortie 36 du fluide primaire. De plus, une buse d'admis-

dion 42 de fluide secondaire est disposée sur l'enceinte extérieure, tandis qu'une buse 44 de sortie de vapeur est fixée en haut de l'enceinte extérieure 22. Enfin, des trous d'homme 46 sont présents à travers l'enceinte extérieure 22 pour donner accès à la chambre d'entrée 34 du fluide primaire comme à la chambre de sortie 36 du fluide primaire, de façon qu'on puisse accéder à la plaque

tubulaire 28 toute entière.

En fonctionnement, le fluide primaire entre dans la buse d'entrée 24 du fluide primaire, coule jusque dans la chambre d'entrée 34 du fluide primaire, à travers les tubes 38, jusque dans la chambre de sortie 36 du fluide

primaire et sort pas la buse de sortie 26 du fluide pri-

maire. Pendant la circulation dans les tubes 38, la cha-

leur est transférée du fluide primaire à un fluide secon-

daire circulant à travers les plaques 33 de support de tubes et autour des tubes 38, faisant se vaporiser le fluide secondaire et le faisant sortir par la buse de

sortie 44 de vapeur.

Lors de la conception de générateurs nucléaires de vapeur tel que celui décrit ci-dessus, les conditions d'environnement et de charge doivent être soigneusement

prises en compte. En ce qui concerne les conditions d'en-

vironnement, les matériaux classiques des générateurs

nucléaires de vapeur sont exposés à divers degrés de cor-

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rosion, selon le type de métaux utilisés dans ceux-ci.

Pour ce qui concerne les conditions de charge, les géné-

rateurs nucléaires de vapeur doivent être conçus pour répondre à des estimations prudentes de charges statiques et dynamiques telles que les séismes ou les accidents hydrauliques et pour maintenir l'intégrité de l'enveloppe

du fluide primaire ou du faisceau tubulaire.

La prise en compte de ces conditions d'environnement et de charge est particulièrement importante pour ce qui concerne les plaques 33 de support de tubes car elles sont responsables de l'alignement du faisceau tubulaire

, du maintient des longueurs d'espacement ou des écar-

tements entre les plaques de support de tubes contiguës, la réalisation, sur chaque tube 38 d'une réduction au niveau de chaque intersection de tube 38 et de plaque 33 de support de tube, la limitation des vibrations des tubes 38, la résistance aux charges statiques et dynamiques

et le maintien de l'intégrité globale du faisceau tubulai-

re 40 pendant la vie active du générateur de vapeur.

Comme chaque tube 38 est introduit dans chaque plaque

33 de support de tubes, il y a un grand nombre d'inter-

sections entre les tubes 38 et les plaques 33 de support de tubes. En outre, il y a plusieurs liaisons entre chaque plaque 33 de support de tubes et l'enveloppe 23, chacune d'elles étant ici appelée ensemble de liaison enveloppe/

plaque de support de tube. De l'eau et des matières con-

taminantes, en plus des sous-produits des réactions chi-

miques (matière des plaques 33 de support de tubes et

matière des tubes 38), tendent à se concentrer à ces in-

tersections et liaisons, ce qui tend à son tour à accé-

lérer la corrosion des tubes 38 et des plaques 33 de sup-

port de tubes. En outre, les matières contaminantes ris-

quent en fin de compte d'endommager phusiquement l'enve-

loppe du fluide primaire et/ou le faisceau tubulaire en comprimant locallement ou en déformant et "bosselant" localement les tubes 38, si la concentration de matières

contaminantes dans l'intersection confinée est suffisam-

ment élevée.

Il est donc clair qu'une plaque 33 de support de tubes en métal à résistance à la corrosion améliorée et ayant les propriétés mécaniques/de construction requises est souhaitée si le risque d'endommagement de la plaque 33

de support de tubes doit être réduit.

Des travaux de mise au point sont en cours avec de nouveaux aciers inoxydables pour fabriquer les plaques 33 de support de tubes. Ces nouveaux aciers inoxydables ont une plus forte teneur en chrome et en nickel que les

aciers inoxydables utilisés traditionnellement pour com-

battre le risque de corrosion évoqué plus haut. Cepen-

dant, ces nouveaux aciers inoxydables ont aussi en corol-

laire des coefficients de dilatation thermique supérieurs à ceux des matières traditionnellement utilisées pour

fabriquer la structure des plaques 33 de support de tubes.

Par exemple, deux des principales matières actuelle-

testées pour la fabrication de plaques 33 de support de tubes sont des aciers inoxydables Incoloy Classe 800 et Classe 347. Lors des essais, tous deux ont fait preuve d'une très bonne résistance à la corrosion, en dehors des effets électrochimiques/galvaniques. Cependant, les rapports des coefficients de dilatation thermique moyens d'une plaque de support de tubes fabriquée en Incoloy Classe 800 ou Classe 347 par rapport à l'enveloppe 23 sont respectivement de 1,2 et 1,3 dans les conditions d'exploitation. A titre de comparaison, les rapports des coefficients de dilatation thermique moyens des matières classiques suggérées plus haut pour les plaques 33 de support de tubes, par exemple de l'acier au carbone et

de l'acier inoxydable Classe 405, par rapport à l'enve-

loppe sont respectivement de 1,0 et 0,88.

Il est clair que l'utilisation de ces nouvelles ma-

tières, par exemple l'Incoloy Classe 800 et Classe 347, provoque des contraintes thermiques entre la plaque 33

de support de tubes et l'enveloppe 23 en cas- de dilata-

tion thermique (rapport > 1), tandis que l'utilisation des matières classiques (acier au carbone, Classe 405) entraîne peu de contraintes, voire aucune (rapport < 1) Ainsi l'utilisation de ces nouvelles matières dans les plaques 33 de support de tubes donne-t-elle lieu à des'

caractéristiques anti-corrosion supérieures, mais égale-

ment entrîne des considérations supplémentaires quant à

la construction au niveau des ensembles de liaison enve-

loppe/plaque de support de tubes du fait de la dilatation thermique relative de ces pièces contiguës et, donc, du

fait des interactions thermiques résultantes.

La Fig. 2 représente un ensemble classique "verrouillé" de liaison enveloppe/plaque de support de tubes, désigné

par le repère 50, tel qu'il apparaît une fois assemblé,-

mais avant le fonctionnement du générateur de vapeur. Cet ensemble 50 est conçu sans tenir compte du coefficient de dilatation thermique de la matière constituant la plaque 33 de support de tubes ou sans tenir compte du coefficient

de dilatation thermique de la matière constituant l'en-

veloppe 23.

Plus particulièrement, l'enveloppe 23 est placée entre l'enceinte extérieure 22 et chaque plaque 33 de support de tubes retenant les tubes 38. Un ensemble de calage 52, généralement en acier au carbone et soudé sur l'enveloppe

23, dépasse à travers une ouverture découpée dans l'enve-

loppe 23 et s'ajuste dans un espace annulaire 66 entre l'enveloppe 23 et l'enceinte extérieure 22. L'ensemble de calage 52 comporte: un bloc de calage 54 fixé sur l'enveloppe 23 par des soudures d'étanchéité 56 et des cordons de soudure 58; et un ou deux goujons filetés 54

de calage fixés sur l'enveloppe 23 par les soudures d'é-

tanchéité 56 et les cordons 58;et un ou deux goujons filetés de calage 60 et 62 qui s'étendent sur une distance

prédéterminée depuis le bloc de calage 54 jusqu'à l'en-

ceinte extérieure 22. Plusieurs de ces ensembles de calage 52 sont placés sur la circonférence au niveau de chaque plaque 33 de support de tubes. En outre, plusieurs cales pleines 64 en acier au carbone sont pla- cées dans un espace annulaire 67 ménagé entre l'enveloppe 23 et la plaque 33 de support de tubes et sont fixées lors de l'assemblage par des cordons de soudure 65 (Fig.

2(a) et 2(b)). Les cales 64 sont réglées pour "verrouil-

ler" les plaques 33 de support de tubes en place lors de l'assemblage au niveau correspondant à chaque plaque 33 de support de tubes et avant la mise en marche du générateur de vapeur. Un exemple d'utilisation de ces cales 64 est décrit dans le brevet des E.U.A. possédé en

commun n 4 267 020, attribué à BURACK.

Au début du fonctionnement d'un générateur de vapeur

utilisant cet ensemble classique 50, une dilatation ther-

mique et un gonflement par la pression - relatifs - entre l'enceinte extérieure 22 et l'enveloppe 23 provoquent la formation d'un entrefer 63oentre l'ensemble de calage 52 et l'enceinte extérieure 22, comme représenté sur la Fig. 2(a). De plus, une dilatation thermique relative entre l'enveloppe 23 et la plaque 33 de support de tubes provoque la formation d'un entrefer 67' entre la plaque 33 de support de tubes et les cales 64 montées par des cordons de soudure 65 sur l'enveloppe 23 se dilatant

vers l'extérieur.

Ultérieurement, dans des conditions de fonctionnement

aux températures et pressions de plein régime, si le coef-

ficient de dilatation thermique de la plaque 33 de support de tubes correspond à celui de l'enveloppe 23 ou lui est inférieur, il ne faut pas s'attendre en fin de compte à

des perturbations thermiques notables.

Si, d'autre part, le coefficient de dilatation ther-

mique de la plaque 33 de support de tubes est très supé-

rieur à celui de l'enveloppe 23, il se produira des per-

turbations thermiques entre la plaque 33 de support de tubes et l'enveloppe 23. Cette perturbation entraîne de manière indésirable des interactions plus fortes ou non admissibles dans la structure et donc des déformations avec en corollaire de fortes contraintes pendant le fonctionnement à la fois sur la plaque 33 de support de tubes

et sur l'enveloppe 23.

Concrètement parlant, pendant le préchauffage nucléaire et/ou le cyclage vers et depuis le fonctionnement à pleine puissance, le pourtour rond de la plaque 33 perforée de support de tubes se dilatant risque de s'écraser ou de

heurter l'enveloppe 23, comme représenté sur la Fig. 2(b).

En conséquence, les goujons de calage 60, 62 peuvent être poussés contre l'enceinte extérieure 22 et l'enveloppe 23

peut localement se déformer gravement, subir des contrain-

tes extrêmes, voir se casser au niveau des points de

montage de l'ensemble de calage 52 sur elle, ce qui pro-

voque évidemment de dangereuses conditions de fonction-

nement. En outre, cet ensemble 50 verrouillé ne s'adapte tout

simplement pas assez pour compenser de manière satisfai-

sante des combinaisons imprévues de contraintes sur le

générateur de vapeur, par exemple des excursions thermi-

ques transitoires plus des séismes ou des accidents

hydrauliques.

Il existe donc un grand besoin d'un ensemble de liaison pour enveloppe/plaque de support de tubes qui soit capable de compenser un coefficient de dilatation thermique plus fort pour la plaque 33 de support de tubes que pour l'enveloppe 23. La présente invention répond à ce besoin et permet donc la fabrication de générateurs nucléaires de vapeur à agencements structurels classiques mais qui comportent des matières d'une résistance "poussée" souhaitable à la corrosion pour les plaques de support de

tubes. Elle va maintenant être décrite.

La présente invention vise donc à réaliser un en-

semble de liaison pour enveloppe/plaquesde support de

tubes, qui comporte une enveloppe avec un premier coef-

ficient de dilatation thermique, plusieurs plaques de support de tubes avec un second coefficient de dilatation thermique relativement plus élevé, et des moyens situés entre l'enveloppe et la pluralité de plaques de support de tubes pour compenser la dilatation thermiques de la

pluralité de plaques de support de tubes pendant le pré-

chauffage, les phénomènes sismiques et thermiques tran-

sitoires et le fonctionnement normal du générateur de vapeur.

La présente invention vise aussi à réaliser un en-

semble de liaison pour enveloppe/plaques de support de tubes, dans lequel l'entrefer entre chacune des plaques de support de tubes et l'enveloppe soit rempli pendant l'assemblage par un moyen d'espacement dont la surface comporte un polymère organique très résistant soluble

par la chaleur et/ou la pression ou une rondelle Belle-

ville, et qui soit capable de compenser en outre les sollicitations latérales subies pendant le préchauffage

et le fonctionnement du générateur de vapeur.

La présente invention vise aussi à réaliser un pro-

cédé pour induire une précontrainte afin de déformer par élasticité l'enveloppe pendant l'assemblage, qui élimine efficacement les perturbations thermiques et réduit les sollicitations dynamiques des plaques de support de tubes pendant le préchauffage et le fonctionnement du générateur

de vapeur.

Enfin, la présente invention vise à réaliser un pro-

cédé pour mettre en place le moyen précité d'espacement entre l'enveloppe et les plaques de support de tubes pour compenser davantage les sollicitations latérales subies pendant le préchauffage et le fonctionnement du

générateur de vapeur.

Pour réaliser entre autres les objectifs précités de la présente invention et conformément aux buts de l'invention, il est réalisé un ensemble de liaison pour enveloppe/plaques de support de tubes et un procédé pour assembler celles-ci, dans lequel une précontrainte appliquée localement est induite dans l'enveloppe lors de l'assemblage de celle-ci. La précontrainte est induite par un plus grand engagement des filets des goujons dans l'ensemble de calage situé entre l'enveloppe et l'enceinte extérieure, en provoquant ainsi une déformation locale dans l'enceinte au niveau de chaque point de l'ensemble

de calage. Cette précontrainte est assurée au point d'as-

semblage en maîtrisant le couple de serrage des goujons et par des mesures radiales discontinues en chaque point

opposé (orientation de 180 sur la circonférence) de l'en-

semble de calage. La précontrainte établie dans des conditions d'assemblage à froid repose sur les exigences de pression et de température en fonctionnement à pleine puissance d'un générateur de vapeur particulier. Ainsi, la précontrainte peut être essentiellement spécifique à un site, c'est-à-dire dimensionnée ou réglée en fonction

d'un modèle ou d'une géométrie particulier d'un généra-

teur de vapeur (c'est-à-dire des dimensions et des exi-

gences thermiques et de puissance du fonctionnement).

De plus, pour compenser davantage les perturbations

qui risquent de survenir aux températures de fonctionne-

ment, l'entrefer restant après la précontrainte (pendant la fabrication) entre chaque plaque de support de tubes

et l'enveloppe est équipé d'un moyen d'espacement compor-

tant une surface en polymère organique très résistant et soluble par la chaleur et/ou la pression ou une surface à rondelle Belleville. Ce moyen d'espacement maintient un ajustage serré entre chaque plaque de support de tubes

et l'enveloppe pendant l'assemblage et compense les sol-

licitations latérales subies pendant le préchauffage et le fonctionnement du générateur de vapeur. La dissolution du moyen d'espacement, qui disparait quand augmentent

la pression et la température, s'accompagne d'un gros-

sissement radial de la plaque de support de tubes, à forte dilatation thermique. Ce grossissement est supé- rieur à celui de l'enveloppe et élimine ainsi l'entrefer occupé à l'origine par le moyen d'espacement et, en outre, aboutit à des perturbations minimes ou empêche entièrement

les perturbations.

Ainsi, la présente invention surmonte les inconvénients de l'ensemble classique verrouillé, évoqué plus haut, de liaison enveloppe/plaque de support de tubes en supprimant toute perturbation thermique provoquée par la dilatation

de plaques de support de tubes à fort coefficient de di-

latation thermique et réduit l'ensemble des sollicitations dynamiques des plaques de support de tubes. En outre, la présente invention réduit la tête des goujons en direction de l'entrefer de l'enceinte extérieure, en réduisant ainsi davantage les sollicitations dynamiques et en modérant l'accroissement de l'épaisseur requise des plaques de support de tubes qui serait nécessaire

pour supporter les sollicitations dynamiques plus fortes.

Enfin, la présente invention rétablit l'entrefer entre

la plaque de support de tube et l'enveloppe, ce qui éli-

mine aussi de la sorte les inquiétudes quant à la dila-

tation thermique à cet endroit.

Les dessins annexés, qui sont inclus dans la descrip-

tion et en font partie, représentent des formes de réali-

sation de l'invention et, avec la description, servent à

expliquer les principes de l'invention.

La Fig. 1 est une élévation en coupe d'un générateur nucléaire de vapeur classique; la Fig. 2 est une vue latérale en coupe d'un ensemble classique de liaison enveloppe/plaques de support de tube

tel qu'il apparatt après le montage, mais avant le fonc-

tionnement du générateur de vapeur; 1 1

la Fig. 2(a) est une vue latérale en coupe de l'en-

semble classique de liaison enveloppe/plaques de support de tubes représenté à la Fig. 2 lors du fonctionnement à pleine puissance du générateur de vapeur; la Fig. 2(b) est une vue latérale en coupe de l'ensemble classique de liaison enveloppe/plaques de support

de tubesutilisant les matières classiques et/ou perfec-

tionnées pour les plaques de support de tubes comme re-

présenté à la Fig. 2 dans des conditions de fonctionne-

ment au maximum de la température et de la pression;

la Fig. 3 est une vue de dessus en coupe de l'ensem-

ble de -liaison enveloppe/plaques de support de tubes selon la présente invention après l'assemblage, mais avant le fonctionnement du générateur de vapeur;

la Fig. 4 est une vue latérale en coupe de l'ensem-

ble de liaison enveloppe/plaques de support de tubes selon la présente invention représentée sur la Fig. 3;

la Fig. 5 est une vue de dessus en coupe de l'ensem-

ble de liaison enveloppe/plaques de support de tubes selon la présente invention pendant le fonctionnement; la Fig. 6 est une vue latérale en coupe de l'ensemble

de liaison enveloppe/plaques de support de tubes repré-

senté sur la Fig. 5; la Fig. 7 est une vue latérale en coupe d'une forme de réalisation de moyen d'espacement selon la présente invention, montrant en particulier une matière polymère organique très résistante et soluble par la chaleur et/ou

la pression, appliquée sur une surface d'une cale d'épais-

seur rectangulaire; la Fig. 8 est une vue latérale en coupe d'une autre

forme de réalisation du moyen d'espacement selon la pré-

sente invention, montrant en particulier une matière polymère organique très résistante et soluble par la chaleur et/ou la pression, appliquée sur une surface d'un coin;

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la Fig. 9 est une vue latérale en coupe d'une autre

forme de réalisation du moyen d'espacement selon la pré-

sente invention, montrant en particulier une rondelle Belleville fixée sur une surface d'une cale d'épaisseur rectangulaire; et la Fig. 10 est une vue latérale en coupe d'une autre

forme de réalisation du moyen d'espacement selon la pré-

sente invention, représentant en particulier une rondelle

Belleville fixée sur une surface d'un coin.

A la différence de l'ensemble 50 classique, verrouillé, de liaison enveloppe/plaque de support de tubes représenté sur les Fig. 2, 2(a) et 2(b) et évoqué plus haut, les

Fig. 3 à 10 représentent l'ensemble 70 de liaison enve-

loppe/plaques de support de tubes de la présente invention et le procédé pour assembler celui-ci qui induit une précontrainte localement appliquée dans une enveloppe 72

pendant l'assemblage du générateur de vapeur. La précon-

trainte se définit comme la quantité de sollicitations locales sur le pourtour des plaques de support et sur le diamètre intérieur de l'enveloppe résultant du couple qui doit être appliqué aux goujons de calage 80 pour déformer l'enveloppe 72 pendant l'assemblage, ainsi qu'il

sera bientôt décrit plus complètement.

La détermination de la précontrainte peut reposer

sur les exigences de pression et de température de fonc-

tionnement à pleine puissance (valeur et vitesse à laquelle

elles sont réalisées ou "montées en rampe") de tout géné-

rateur de vapeur. La valeur de la précontrainte est donc généralement spécifique d'une tranche ou d'un site, selon

les conditions réelles de fonctionnement à pleine puis-

sance. Ainsi, si on effectue un réglage très précis,

certains détails dépendant du site ne peuvent être igno-

rés, par exemple les performances thermo-hydrauliques spécifiques et les conditions de fonctionnement d'un modèle de générateur de vapeur ou d'un site particulier

et/ou les spectres sismiques spécifiques de la zone gdo-

graphique prévue.

Les facteurs jouant dans la détermination de la pré-

contrainte comprennent: les propriétés mécaniques de la matière de l'enveloppe; la valeur du couple de serrage des goujons 80 généralement nécessaire pour déformer l'enveloppe 72 dans une mesure voulue; la conception et la géométrie de l'ensemble de'liaison; les coefficients de dilatation thermique des plaques 74 de support de tubes et de l'enveloppe 72; la température et la pression

maximales de fonctionnement des organes internes du géné-

rateur de vapeur; le fonctionnement temporaire, dont la

température et la pression des organes internes du géné-

rateur de vapeur; et les spectres sismiques particuliers

du site sur lequel sera installé le générateur de vapeur.

La valeur de précontrainte obtenue représente l'ampleur de la déformation qui sera réalisée dans l'enveloppe 72

pendant l'agencement de l'installation par l'accroisse-

ment du couple de serrage des goujons 80.

Par exemple, la valeur de la précontrainte nécessaire pour une plaque 74 en Incoloy Classe 800 de support de

tubes dans un modèle de générateur de vapeur pour réac-

teur'à eau sous pression de l'attributaire est de l'ordre de 2,54 mm (0, 100 pouce). Cette précontrainte est assurée lors de l'assemblage en réglant le couple de serrage des

goujons 80 et en mesurant radialement (en des points op-

posés sur la périphérie) au niveau de chacune des plaques 74 de support de tubes la distance entre la plaque 74 de support de tubes et l'enveloppe 72 o se trouve un

ensemble de calage 76, ainsi qu'il sera décrit plus com-

plètement plus loin.

Plus particulièrement, les Fig. 3 à 6 représentent:

(I) comment effectuer la précontrainte lors de l'assem-

blage d'un générateur nucléaire de vapeur selon la pré-

sente invention; et (II) les quatre phénomènes survenant 25851lO

simultanément pendant le préchauffage et le fonctionne-

ment du générateur de vapeur et l'unique configuration résultant ainsi de la contrainte. Ces quatre phénomènes sont: (A) la dilatation de l'enceinte extérieure 78 du fait de la différence thermique et du gonflement par la

pression; (B) relâchement de la précontrainte quand l'en-

ceinte extérieure 78 se dilate; (C) dilatation de l'en-

veloppe 72 du fait de son grossissement thermique normal; et (D) dilatation des plaques 74 de support de tubes à

cause de leur grossissement thermique normal.

Le procédé pour la réalisation de la précontrainte sera maintenant abordé particulièrement en regard des

figures 3 et 4.

(I) Précontrainte La présente invention vise à créer une précontrainte dans une enveloppe 72 ayant un premier coefficient de dilatation thermique utilisée en combinaison avec une

plaque 74 de support de tubes ayant un deuxième coef-

ficient de dilatation thermique, relativement plus élevé.

La série d'opérations ci-après est nécessaire pour assurer une bonne précontrainte lors de l'assemblage du générateur de vapeur:

1. Déterminer tout d'abord la précontrainte approxi-

mative nécessaire à l'aide des facteurs précités;

2. Mesurer le diamètre intérieur de l'enceinte exté-

rieure 78 à chaque emplacement prévu pour une plaque 74 de support de tubes; 3. Mesurer le diamètre intérieur de l'enveloppe à

chaque emplacement prévu pour une plaque de sup-

port de tubes; 4. Mesurer et déterminer la longueur des goujons de calage 80 nécessaire pour centrer l'enveloppe 72 par rapport à l'enceinte extérieure 78;

5. Introduire l'enveloppe 72 dans l'enceinte exté-

* rieure 78. Afin d'assurer que la déformation ra-

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diale de l'enveloppe 72 nécessaire au moment de la précontrainte ne soit pas compromise par la

flexion induite par le poids (poids mort) de l'en-

ceinte extérieure 78 elle-même, un générateur de vapeur utilisant la présente invention doit être assemblé verticalement, au lieu de l'assemblage horizontal classique; 6. Introduire les goujons 80 dans lesblocs de calage 84; 7. Centrer l'enveloppe 72 dans l'enceinte extérieure 78 en installant tous les goujons 80 et en serrant

chaque goujon 80 à la distance de centrage prédé-

terminée et/ou prémesurde tandis que l'enveloppe 72 est soutenue par une grue ou un mécanisme de levage; 8. Mesurer les diamètres sur la plaque des blocs de calage 84 diamétralement opposes après avoir centré l'enveloppe 72 dans l'enceinte extérieure et amené les goujons 80 légèrement au contact de l'enceinte extérieure 78; 9. Tourner et serrer les goujons 80 de la fraction de tour nécessaire pour effectuer un engagement du filetage et une précontrainte appropriés tout en remesurant dans un ordre prédéterminé les distances diamétrales internes de l'enveloppe entre les blocs

de calage 84 opposés.

Le procédé peut aussi nécessiter l'opération supplé-

mentaire suivante. Les plaques de support sont habituel-

lement en ordre alphabétique de bas en haut du générateur de vapeur. Dans le générateur de vapeur particulier dans lequel il est prévu d'utiliser la présente invention, il y a six plaques A à F de support de tubes et une plaque "G" située dans la région supérieure ou c8ne. Certains générateurs de vapeur diffèrent en ce qu'ils n'utilisent pas de plaque dans la région conique ou en ce qu'ils - 16 comportent plus de six plaques dans la région cylindrique

rectiligne, du fait de la conception générale du généra-

teur de vapeur et de la hauteur du faisceau tubulaire 40.

Si une plaque "G"' ou un nombre quelconque de plaques est/ sont utilisée(s) dans la région conique, la géométrie des blocs de calage correspondants ou autres moyens appropriés formant ensemble de liaison pour la région conique doit correspondre au.profil de la région conique, qui diffère d'une partie rectiligne de l'enveloppe o sont utilisés des blocs de calage rectilignes. Ainsi la réalisation de la précontrainte au niveau de la plaque G

du cône de transition peut-elle nécessiter, pour réali-

ser la précontrainte sur celle-ci, des mesures particu-

lières des déformations.

CQnsidérant de nouveau les figures 3 et 4, le fait

de tourner les goujons 80 de la fraction de tour néces-

saire pour la précontrainte, commle décrit à propos de

l'opération (9), induit une déformation locale 86 de l'en-

veloppe 72 tout en maintenant un entrefer périphérique approprié entre l'enveloppe 72 et chaque plaque 74 de

support de tubes.

De la sorte, comme l'enceinte extérieure 78 du géné-

rateur de vapeur est rendue plus résistante, plus rigide

et plus épaisse (par exemple,76,2 imCtrois pouces) que l'enve-

loppe 72 (par exemple, 9,5 mm de pouce) à mesure que la tête 82 de chaque goujon 80 de l'ensemble de calage 76 est amenée à appuyer contre l'enceinte extérieure 78,

une déformation locale 86 est induite dans l'enveloppe 72.

L'entrefer 87- est habituellement rempli par des moyens

d'espacement 90. Chaque moyen d'espacement 90 a une lon-

gueur d'environ50,Sjnm 2pouçs etonutilise de préférence 4 moyens d'espacement (contigus sur la circonférence) entre l'ensemble de calage 76 et la plaque 74 de support de tubes. La forme particulière des moyens d'espacement 90 est déterminée par l'ampleur du serrage recherché pour l'ajustement à l'assemblage et dépend de l'épaisseur

et, donc, de la surface portante de la plaque de support.

Une forme de coin est préférée car elle donne une marge d'erreur au moment de la mise en place de la plaque 74 de support de tubes, elle sert en effet de remplissage d'entrefer variable et est beaucoup plus facile à mettre en place compte tenu des limitations générales d'espace

et des contraintes du procédé de fabrication.

(II) Quatre phénomènes pendant le fonctionnement

Les quatre phénomènes survenant pendant le préchauf-

fage et le fonctionnement, qui ont été présentés plus

haut, seront maintenant décrits en regard des Fig. 5 et 6.

(A) Dilatation de l'enceinte extérieure Au terme de l'assemblage du générateur de vapeur et après la réalisation de la précontrainte dans l'enveloppe 72, le générateur de vapeur est prêt pour le préchauffage

et le fonctionnement à pleine puissance.

Comme représenté sur les Fig. 5 et 6, quand le géné-

rateur de vapeur est sous pression et monte en température pendant le fonctionnement, l'enveloppe extérieure 78 passe du point "W" au point "X". Plus particulièrement, la mise sous pression du générateur de vapeur fait se dilater l'enceinte extérieure 78, comme le ferait tout récipient sous pression. Aussi l'enceinte extérieure 78, d'une épaisseur d'environ 3 pouces, est conçue pour résister à toutes les contraintes prévues de dilatation et de pression au cours du fonctionnement. De plus, l'enceinte

grossit radialement du fait des caractéristiques ther-

miques du générateur de vapeur. Aussi, lorsqu'il y a une différence de pression et une différence thermique entre

l'atmosphère extérieure et l'intérieur de l'enceinte ex-

térieure 78, l'enceinte extérieure 78 se dilate pour

atteindre l'équilibre.

(B) Relâchement de la précontrainte Dès que l'enceinte extérieure 78 se dilate, elle donne au goujon 80 en butée une possibilité de soulager la

précontrainte de l'enveloppe 72. Ainsi, dès que l'en-

ceinte extérieure 78 se dilate (en n'oubliant pas que chaque tête 82 de goujon appuie initialement contre l'enceinte extérieure 78), le mouvement de l'enceinte extérieure 78 tend à relâcher chaque goujon 80 et, avec lui, le bloc de calage 84 attaché de l'ensemble de calage 76. Comme chaque bloc de calage 84 est soudé à l'enveloppe 72 comme décrit plus haut, le mouvement de l'enceinte et le relâchement du goujon de calage et du bloc de calage

84 provoque une déformation correspondante vers l'exté-

rieur ou une remise en forme de l'enveloppe 72 de manière

cylindrique donnant un rayon uniforme sur tous les points.

La déformation élastique d'origine est alors supprimée.

Ainsi, la précontrainte de l'enveloppe 72 est soulagée.

L'entrefer 87 entre la plaque 74 de support de tubes et l'enveloppe 72 augmente de façon correspondante après

l'expansion élastique de l'enveloppe 72.

(C) Dilatation de l'enveloppe Au cours du fonctionnement, la chaleur du générateur de vapeur fait également grossir thermiquement et donc se dilater l'enveloppe 72 en fonction de son coefficient de dilatation, élargissant encore l'entrefer 87. A ce moment, les dimensions de l'entrefer 87 correspondent

à la précontrainte réalisée initialement dans l'enve-

loppe 72.

(D) Dilatation-des plaques de support de tubes Au cours du fonctionnement, la plaque 74 de support de tubes se dilate aussi en fonction de son coefficient de dilatation thermique. Aussi, comme le coefficient de dilatation thermique de la plaque 74 de support de tubes est bien plus élevé que celui de n'importe lequel des éléments évoqués plus haut, la plaque 74 de support de

tubes grossit thermiquement et, donc, durant le fonction-

nement, se dilate radialement davantage que les autres

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éléments du fait du grossissement thermique et accroche, c'est-à-dire que la plaque 74 de support-de tubes ferme

l'entrefer 87 entre elle-même et l'enveloppe 72 dilatée.

Cette dilatation est représentée par le changement de position du bord extérieur de la plaque 74 de support de tubes qui passe du point "Y" au point "Z" représenté

sur la Fig. 5.

Le résultat est une élimination de toute perturba-

tion thermique susceptible de s'être produite entre la

plaque 74 de support de tubes et l'enveloppe 72.

Ainsi, les sollicitations mécaniques du générateur de vapeur sont fortement réduites et toute sollicitation dynamique est renvoyée vers la surface de contact entre le goujon de calage 80 et l'enceinte extérieure 78, laquelle surface peut être plus efficacement atteinte par le

modèle d'élément à paroi épaisse.

Le réglage radial général de l'enveloppe 72 selon la valeur de la précontrainte requise pour tout ensemble

particulier de conditions caractéristiques d'un généra-

teur de vapeur particulier a pour effet un ajustement

serré des éléments décrits plus haut pendant tout l'as-

semblage et tout le fonctionnement.

Exemple

L'exemple qui suit, considérant qu'une précontrainte de 2 ni (0,080 pouce) a été déterminée, illustre les quatre phénomènes (A)-(D) décrits plus haut. On se

reportera une fois encore aux figures 5 et 6.

Pendant le préchauffage du générateur de vapeur,

l'enceinte extérieure 78 se dilate de 7,9 mm (0,310 -

pouce) du fait de la différence de pression entre l'in-

térieur et l'extérieur de l'enceinte extérieure 78 et en raison de la dilatation par la chaleur. En fait, 20,8 mm mil (0,260 pouce) de la dilatation sont dus aux effets thermiques et 1,30 mm(0,050 pouce) de la dilatation sont dus aux effets de la pression. Il en résulte qu'un entrefer