FR3151126A1 - Installation nucleaire enterree a agencement vertical - Google Patents
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Abstract
Installation nucléaire enterrée (10), comprenant : -un puits vertical (12) comportant, à une extrémité inférieure, un fond (12c) et, à une extrémité supérieure, une ouverture (12b), -au moins un bâtiment réacteur (26) logé dans le puits, -et qui renferme au moins une enceinte de réacteur nucléaire (30) renfermée à l’intérieur dudit au moins un bâtiment réacteur (26), et/ou au moins une piscine d’entreposage de combustible nucléaire logée dans le puits, - au moins une dalle de protection (20) contre les agressions externes qui obture l’ouverture (12b) du puits en s’étendant notamment au-dessus dudit au moins un bâtiment réacteur, -un ou plusieurs équipements ou bâtiments (b1-b4) disposés sur ladite au moins une dalle de protection (20). Figure pour l’abrégé : Fig. 3.
Description
La présente invention se rapporte au domaine des installations nucléaires enterrées.
On connaît, notamment du document WO 2018/204081, une installation nucléaire dans laquelle une enceinte de confinement de réacteur nucléaire à eau bouillante est logée dans un silo aménagé dans le sol et repose sur le fond du silo. Le silo est fermé à sa partie supérieure par un couvercle en béton pour protéger le réacteur nucléaire contre des impacts et des explosions extérieures.
Au vu de ce qui précède, il existe un besoin de réaliser une nouvelle architecture d’installation nucléaire enterrée à compacité élevée.
L’invention a ainsi pour objet une installation nucléaire enterrée comprenant :
-un puits vertical comportant, à une extrémité inférieure, un fond et, à une extrémité supérieure, une ouverture,
-au moins un bâtiment réacteur logé dans le puits,
- au moins une enceinte de réacteur nucléaire renfermée à l’intérieur dudit au moins un bâtiment réacteur,
-et/ou au moins une piscine d’entreposage de combustible nucléaire logée dans le puits,
- au moins une dalle de protection contre les agressions externes qui obture l’ouverture du puits en s’étendant notamment au-dessus dudit au moins un bâtiment réacteur,
-un ou plusieurs équipements ou bâtiments disposés sur ladite au moins une dalle de protection.
-un puits vertical comportant, à une extrémité inférieure, un fond et, à une extrémité supérieure, une ouverture,
-au moins un bâtiment réacteur logé dans le puits,
- au moins une enceinte de réacteur nucléaire renfermée à l’intérieur dudit au moins un bâtiment réacteur,
-et/ou au moins une piscine d’entreposage de combustible nucléaire logée dans le puits,
- au moins une dalle de protection contre les agressions externes qui obture l’ouverture du puits en s’étendant notamment au-dessus dudit au moins un bâtiment réacteur,
-un ou plusieurs équipements ou bâtiments disposés sur ladite au moins une dalle de protection.
L’installation précitée permet, en agençant sur ladite au moins une dalle de protection un ou des équipements ou bâtiments, notamment de type auxiliaire par rapport au bâtiment réacteur (bâtiment principal) situé sous la dalle de protection, de limiter l’emprise au sol de l’installation et ainsi d’en augmenter la compacité.
Selon d’autres caractéristiques possibles :
-le ou les équipements ou bâtiments disposés sur ladite au moins une dalle de protection sont configurés pour assurer des fonctions de support au fonctionnement du réacteur nucléaire et de l’ensemble de l’installation nucléaire;
-le ou les équipements ou bâtiments disposés sur ladite au moins une dalle de protection comprennent au moins un des éléments suivants : une salle de conduite de l’installation nucléaire, un bâtiment assurant des fonctions de ventilation, un bâtiment assurant des fonctions de refroidissement, une salle contenant des armoires de contrôle et de commande pour des fonctions de support à l’exploitation et de production d’électricité, une salle d’instrumentation, une salle de distribution électrique des courants forts, une salle de distribution électrique des courants faibles et des batteries/onduleurs, une salle de vannes et d’échangeurs, une salle de moteurs diesel de premier secours; d’autres équipements ou bâtiments peuvent être agencés sur ladite au moins une dalle de protection contre les agressions externes en plus ou à la place de certains des équipements ou bâtiments précités ; ces équipements ou bâtiments additionnels peuvent assurer des fonctions différentes de celles identifiées ci-dessus ; on notera que selon les technologies nucléaires envisagées des redondances adaptées peuvent être demandées ;
-ledit au moins un bâtiment réacteur comprend un toit qui couvre ladite au moins une enceinte de réacteur nucléaire et/ou ladite au moins une piscine d’entreposage de combustible nucléaire, ladite au moins une dalle de protection s’étendant notamment au-dessus du toit et à distance de celui-ci de manière à ménager entre eux une galerie technique qui constitue un espace intermédiaire ; ledit au moins un bâtiment réacteur et la galerie technique sont disposés sous ladite au moins une dalle de protection et le ou les équipements ou bâtiments sont disposés sur ladite au moins une dalle de protection, ce qui donne lieu à une architecture ayant un agencement vertical à compacité améliorée divisé en trois parties, à savoir une partie basse logée dans le puits, une partie haute située sur la dalle de protection et une partie intermédiaire (galerie technique) logée dans le puits entre les parties haute et basse et qui sert à connecter entre elles ces deux parties, et notamment les réseaux préfabriqués de celles-ci ;
-l’installation comprend une ou des parois verticales bordant l’intérieur du puits, ladite au moins une dalle de protection étant en appui vertical :
directement sur un remblai disposé à la périphérie extérieure du puits, un dispositif de soufflet étant agencé verticalement entre ladite au moins une dalle de protection et la ou les parois verticales bordant l’intérieur du puits, ou
directement sur la ou les parois verticales bordant l’intérieur du puits, ou
indirectement sur la ou les parois verticales bordant l’intérieur du puits par l’intermédiaire d’un dispositif de joint amortissant et/ou
directement sur un ou plusieurs appuis disposés extérieurement relativement à la ou aux parois verticales bordant l’intérieur du puits ;
-ledit au moins un bâtiment réacteur comprend une ou des parois verticales qui sont espacées horizontalement de la ou des parois verticales bordant l’intérieur du puits ou accolées à la paroi ou aux parois verticales bordant l’intérieur du puits ;
-ladite au moins une enceinte de réacteur nucléaire est supportée par au moins une dalle support reposant sur le fond du puits et/ou ladite au moins une piscine d’entreposage de combustible nucléaire est supportée par au moins une dalle support reposant sur le fond du puits ;
-ladite au moins une dalle support est soit reliée, soit séparée de la ou des parois du bâtiment réacteur par un ou plusieurs joints d’isolement périphériques ou par un espace entre ladite au moins une dalle support et la ou les parois du bâtiment réacteur ;
- l’installation comprend, de manière adjacente à une zone du puits dans laquelle est logé ledit au moins un bâtiment réacteur, au moins une autre zone du puits qui forme notamment une zone de manutention verticale apte à être mise en communication avec la zone dudit au moins un bâtiment réacteur;
-ladite au moins une dalle de protection comporte une trémie qui est située dans une zone de ladite au moins une dalle de protection située au-dessus de ladite au moins une autre zone du puits ;
- ladite au moins une piscine d’entreposage de combustible nucléaire est disposée de manière adjacente audit au moins un bâtiment réacteur, et est, par exemple, disposée dans le puits de manutention verticale ou dans un autre espace adjacent audit au moins un bâtiment réacteur ;
- ladite au moins une dalle de protection est formée d’une dalle ou de deux demi-dalles qui sont fixées l’une à l’autre ; l’utilisation de deux ou de plus de deux demi-dalles permet de réduire le poids de la charge à riper depuis une zone de construction des demi-dalles située à proximité du puits jusqu’au puits et donc de dimensionner le système de déplacement des dalles en conséquence, ce qui simplifie la construction de l’installation et les opérations de ripage, ainsi que la consommation énergétique des opérations de ripage ; ceci est particulièrement avantageux lorsqu’un ou des équipements ou bâtiments sont construits sur les demi-dalles et donc augmentent le poids de la charge à riper;
- ladite au moins une dalle de protection est configurée pour pouvoir être retirée ultérieurement en cas de modification ou de démantèlement de l’installation nucléaire ;
- le puits vertical a une forme générale rectangulaire ou circulaire suivant une vue prise dans un plan horizontal .
-le ou les équipements ou bâtiments disposés sur ladite au moins une dalle de protection sont configurés pour assurer des fonctions de support au fonctionnement du réacteur nucléaire et de l’ensemble de l’installation nucléaire;
-le ou les équipements ou bâtiments disposés sur ladite au moins une dalle de protection comprennent au moins un des éléments suivants : une salle de conduite de l’installation nucléaire, un bâtiment assurant des fonctions de ventilation, un bâtiment assurant des fonctions de refroidissement, une salle contenant des armoires de contrôle et de commande pour des fonctions de support à l’exploitation et de production d’électricité, une salle d’instrumentation, une salle de distribution électrique des courants forts, une salle de distribution électrique des courants faibles et des batteries/onduleurs, une salle de vannes et d’échangeurs, une salle de moteurs diesel de premier secours; d’autres équipements ou bâtiments peuvent être agencés sur ladite au moins une dalle de protection contre les agressions externes en plus ou à la place de certains des équipements ou bâtiments précités ; ces équipements ou bâtiments additionnels peuvent assurer des fonctions différentes de celles identifiées ci-dessus ; on notera que selon les technologies nucléaires envisagées des redondances adaptées peuvent être demandées ;
-ledit au moins un bâtiment réacteur comprend un toit qui couvre ladite au moins une enceinte de réacteur nucléaire et/ou ladite au moins une piscine d’entreposage de combustible nucléaire, ladite au moins une dalle de protection s’étendant notamment au-dessus du toit et à distance de celui-ci de manière à ménager entre eux une galerie technique qui constitue un espace intermédiaire ; ledit au moins un bâtiment réacteur et la galerie technique sont disposés sous ladite au moins une dalle de protection et le ou les équipements ou bâtiments sont disposés sur ladite au moins une dalle de protection, ce qui donne lieu à une architecture ayant un agencement vertical à compacité améliorée divisé en trois parties, à savoir une partie basse logée dans le puits, une partie haute située sur la dalle de protection et une partie intermédiaire (galerie technique) logée dans le puits entre les parties haute et basse et qui sert à connecter entre elles ces deux parties, et notamment les réseaux préfabriqués de celles-ci ;
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directement sur un ou plusieurs appuis disposés extérieurement relativement à la ou aux parois verticales bordant l’intérieur du puits ;
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-ladite au moins une dalle support est soit reliée, soit séparée de la ou des parois du bâtiment réacteur par un ou plusieurs joints d’isolement périphériques ou par un espace entre ladite au moins une dalle support et la ou les parois du bâtiment réacteur ;
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- ladite au moins une dalle de protection est configurée pour pouvoir être retirée ultérieurement en cas de modification ou de démantèlement de l’installation nucléaire ;
- le puits vertical a une forme générale rectangulaire ou circulaire suivant une vue prise dans un plan horizontal .
D’autres caractéristiques et avantages apparaitront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
L’invention qui est décrite ci-après en référence aux dessins annexés concerne différents modes de réalisation possibles d’une nouvelle architecture d’installation nucléaire enterrée.
Comme représenté de manière schématique à la , une installation nucléaire enterrée 10 comprend un puits vertical 12 creusé dans un sol 14 jusqu’à une profondeur prédéterminée, par exemple de l’ordre de 30-35 m en utilisant des techniques et équipements d’excavation conventionnels.
Ce puits 12 comprend, à une extrémité inférieure, un fond 12a, et, à une extrémité supérieure, une ouverture 12b de dimensions sensiblement égales à celles du fond. Dans ce mode de réalisation, la terre qui est retirée pour former le puits est, par exemple, utilisée pour former un ou plusieurs remblais 16 disposés autour de l’ouverture 12b du puits, formant ainsi une surélévation par rapport à la surface du sol 14. Cet agencement peut servir de barrière contre les inondations.
La hauteur ou profondeur du puits 12 est définie entre l’ouverture 12b et le fond 12a du puits et est choisie afin de pouvoir loger à l’intérieur du puits la totalité des éléments composant la partie enterrée de l’installation nucléaire 10 et qui seront décrits plus loin, en tenant compte de la hauteur du radier qui sera formé au fond du puits. Le puits 12 peut avoir une forme générale quelconque suivant une section horizontale (perpendiculaire au plan de la ) et, par exemple, peut adopter une section de forme générale rectangulaire, carrée, circulaire...
Ces parois ont pour fonction de reprendre la poussée des terres entourant le puits et d’assurer une étanchéité (barrière) de l’intérieur du puits vis-à-vis, en particulier, des eaux susceptibles de s’infiltrer dans les terres environnantes. Cette barrière d’étanchéité peut être complétée par une autre barrière comportant une membrane d’étanchéité. Selon la géométrie du puits, une seule paroi (puits à section circulaire) ou plusieurs parois (puits à section carrée, rectangulaire…) verticales, par exemple moulées, peuvent être envisagées. Dans le puits à section rectangulaire, par exemple quatre parois sont prévues pour délimiter l’espace intérieur utile du puits.
Comme représenté à la , l’installation nucléaire enterrée 10 comprend au moins une dalle de protection 20 contre les agressions externes au puits, telles que des chutes d’objets (ex : avions) ou des explosions externes. Pour la simplification de l’exposé qui suit, ladite au moins une dalle de protection 20 est considérée ici comme étant une seule dalle de protection 20. Toutefois, tout ce qui concerne l’installation nucléaire enterrée objet de l’invention s’applique également à une dalle de protection qui est formée de plusieurs dalles, et par exemple de deux demi-dalles comme on le verra par la suite dans un autre mode de réalisation. Cette dalle de protection 20 est disposée au-dessus du puits12 et s’étend horizontalement de manière à obturer complètement l’ouverture 12b du puits. La forme générale de la dalle 20 est adaptée à la forme de la section horizontale de l’ouverture 12b du puits et, dans le présent mode de réalisation, la forme générale de la dalle 20 est rectangulaire (toutefois, la forme générale est susceptible d’adopter d’autres formes en fonction de la forme de l’ouverture du puits et, par exemple, une forme circulaire). La dalle de protection 20 est généralement en béton armé. Alternativement, la dalle peut être construite en béton précontraint ou réalisée suivant une construction mixte avec un parement inférieur constitué par une tôle en acier raidie sur laquelle sont soudés des connecteurs souples.
Dans le mode de réalisation illustré à la , la dalle de protection 20 est disposée en appui vertical directement sur le remblai 16 situé à la périphérie extérieure du puits, afin que le poids de la dalle ne repose pas directement sur les bords supérieurs, également appelés têtes, des parois 18a, 18b. Ainsi, la dalle de protection 20 est indépendante mécaniquement de la structure enterrée et notamment des parois 18a, 18b, ce qui signifie qu’en cas de vibration de la dalle (par exemple sous l’impact d’un objet extérieur à l’installation), les vibrations générées au niveau de la dalle seront transmises au remblai et amorties par la terre et ne seront donc pas transmises à la structure enterrée par l’intermédiaire des parois 18a, 18b. La dalle de protection 20 est de préférence configurée pour pouvoir être retirée ultérieurement en cas de modification majeure ou de démantèlement de l’installation 10. La configuration de la dalle qui lui permet de pouvoir être retirée ultérieurement (c’est-à-dire après mise en place pour obturer le puits) est liée au fait qu’il s’agit, soit d’une dalle unique homogène qui peut donc être ripée en dehors de la zone occupée par le puits pour dégager l’ouverture du puits (le ripage a lieu suivant une direction axiale qui est parallèle à la grande dimension de la dalle rectangulaire), soit d’une dalle résultant de l’assemblage de deux demi-dalles ou de plus de deux demi-dalles et qui devient ainsi une dalle unique formée d’un seul tenant pouvant, elle aussi, être ripée en dehors du puits suivant la direction axiale précitée, afin de dégager l’ouverture du puits. On notera que ce déplacement/glissement de la dalle suit le chemin inverse de celui lié à la mise en place de la dalle lors de la construction de l’installation.
On notera toutefois que l’indépendance mécanique mentionnée ci-dessus ne signifie pas que la dalle 20 et les parois 18a, 18b ne peuvent pas être en contact mécanique indirect entre elles, comme décrit plus loin en référence à la , ou en contact mécanique direct entre elles, comme c’est le cas sur les figures 4C et 4E également décrites plus loin.
Les figures 2 et 3 sont des vues agrandies d’une installation nucléaire enterrée analogue à celle de la mais restent schématiques pour les besoins de l’exposé. Cependant, l’appui de la dalle de protection 20 diffère de celui de la puisque la dalle 20 est ici en appui vertical directement sur la ou les parois verticales 18a, 18b bordant le puits, par l’intermédiaire d’un jupe ou bord périphérique 20b qui s’étend vers le bas à partir de la face inférieure 20a de la dalle. La jupe 20b repose directement sur les têtes des parois (seules les parois 18a, 18b sont représentées dans cette coupe) qui comportent chacune un rebord périphérique formant un épaulement externe, tel celui 18a2 de la paroi 18a. On notera que la description qui va suivre s’applique à tous les modes de réalisation et variantes et, de manière générale, n’est pas limitée au mode d’appui vertical de la dalle de protection.
Comme représenté à la , le puits 12 comprend, à son extrémité inférieure, un radier 12c constituant le fond du puits sur lequel vont être implantés les différents éléments/composants de l’installation enterrée. Ce radier a été mis en place de manière connue après l’excavation du puits (un fond injecté peut s’avérer nécessaire pour limiter les venues d’eau par le fond si le terrain est perméable).
L’installation nucléaire enterrée 10 comprend ici un bâtiment réacteur 26 logé dans le puits 12 et reposant sur le radier 12c. On notera que plusieurs bâtiments réacteur peuvent être installés dans le puits 12, comme on le verra par la suite lors de la description d’autres modes de réalisation.
Dans le présent mode de réalisation, le bâtiment réacteur 26 comprend une ou plusieurs parois verticales (selon la géométrie du bâtiment). Si le bâtiment est de section horizontale rectangulaire ou carrée, il comportera nécessairement plusieurs parois (ce qui est le cas ici avec la forme rectangulaire), alors qu’il pourra ne comporter qu’une seule paroi s’il est de section horizontale circulaire (puits de forme cylindrique). Le bâtiment réacteur 26 comprend également un toit 28 qui prend appui sur la tête de la ou des parois (selon la configuration) pour couvrir le bâtiment, afin de définir un espace fermé interne à ce dernier. Dans l’exemple décrit, le bâtiment réacteur 26 a une section horizontale de forme rectangulaire et comprend quatre parois verticales dont seules deux 26a, 26b en vis-à-vis sont représentées sur la , les deux autres parois verticales adjacentes étant perpendiculaires et non visibles ici. Les parois du bâtiment réacteur 26 reposent sur le radier 12c. Le toit 28 est ici une dalle de béton armé de structure simple, ce qui signifie qu’elle a une épaisseur suffisante de béton armé pour assurer sa résistance sous toutes les sollicitations auxquelles elle peut être soumise. Cette dalle peut alternativement être une dalle mixte acier-béton.
Les parois du bâtiment réacteur 26 (la paroi 26a et les deux autres parois adjacentes perpendiculaires et non visibles sur la ) sont disposées en regard des parois verticales bordant le puits (la paroi 18a et les deux autres parois adjacentes perpendiculaires 18c et 18d, non visibles sur la mais visibles sur les figures 4B-4E décrites plus loin), à proximité l’une de l’autre, en ménageant entre elles un espace aussi réduit que possible (cet espace n’est toutefois pas visible sur les figures 2 et 3), sans toutefois être liées mécaniquement entre elles, afin de ne pas créer de liaison mécanique par laquelle des efforts/vibrations mécaniques seraient susceptibles de transiter.
Comme représenté aux figures 2 et 3, la dalle de protection 20 est disposée au-dessus du toit 28 du bâtiment réacteur 26, à distance (verticalement) de celui-ci de manière à ménager entre eux un espace vertical qui a une fonction de galerie technique G dont le toit 28 forme le plancher, permettant notamment, suivant la longueur de la galerie, la circulation de personnes et l’acheminement de câbles, conduits et autres équipements ou de tout autre composant servant de liaison entre, d’une part, les bâtiments qui sont extérieurs à la partie enterrée de l’installation, en particulier ceux montés sur la dalle de protection 20 et, d’autre part, l’intérieur du bâtiment réacteur et, de fait, jusqu’à l’enceinte réacteur contenue dans le bâtiment. En d’autres termes, la galerie technique G forme un espace intermédiaire entre le bâtiment réacteur et l’espace qui est situé sur la dalle et occupé par des bâtiments et équipements auxiliaires qui seront décrits plus loin. L’accès à la galerie technique G peut se faire par l’intermédiaire des escaliers (visibles sur la ) qui sont aménagés dans la zone du puits qui est adjacente à la zone logeant le bâtiment réacteur.
Les dimensions horizontales de la dalle (dans la longueur qui apparait sur la mais également dans une direction horizontale perpendiculaire au plan de cette figure) sont supérieures à celles du toit 28 qui s’arrête au niveau des bords supérieurs ou têtes des parois 26a, 26b du bâtiment réacteur 26. La dalle s’étend horizontalement notamment au-dessus d’un espace ou zone du puits qui est adjacent à la zone du puits dans laquelle est logé le bâtiment réacteur et qui sera décrit plus loin.
Le bâtiment réacteur 26 renferme, dans l’espace fermé qui est délimité par ses parois verticales 26a, 26b (et les deux parois verticales adjacentes perpendiculaires non visibles sur la ) et son toit horizontal 28, au moins une enceinte de réacteur nucléaire. Dans le présent mode, une seule enceinte de réacteur nucléaire 30 est logée dans le bâtiment réacteur 26. L’enceinte a ici une forme arrondie à sa partie supérieure afin de résister à une pression interne.
Dans le présent mode de réalisation, le réacteur nucléaire est du type PWR, c’est-à-dire qu’il utilise une technologie à eau pressurisée. Un tel réacteur peut comprendre principalement à l’intérieur de l’enceinte 30 étanche, de manière connue, un circuit primaire qui comporte:
- une cuve de réacteur contenant notamment les éléments combustibles et les barres de contrôle,
- un ou plusieurs générateurs de vapeur,
- des pompes primaires assurant une circulation en boucle du fluide primaire qui chemine au travers des éléments combustibles de la cuve de réacteur en récupérant l’énergie thermique dégagée par la réaction nucléaire et circule dans la partie primaire des générateurs de vapeur, où un échange thermique a lieu entre le fluide primaire et la partie secondaire des générateurs de vapeur afin de produire de la vapeur en tête desdits générateurs de vapeur. La vapeur ainsi produite est évacuée des générateurs de vapeur à travers les tuyauteries vapeur d’un circuit secondaire qui traverse les parois de l’enceinte 30 et l’achemine jusqu’à une ou plusieurs turbines extérieures au puits pour la ou les faire tourner et ainsi produire, en sortie d’alternateur, du courant électrique distribué sur un réseau électrique à haute tension.
Le circuit primaire comporte également un pressuriseur qui a notamment une fonction de régulation du circuit primaire.
On notera que les parois bordant le puits, les parois du bâtiment et le toit 28 ont des structures beaucoup plus légères que celle de la paroi de l’enceinte 30, ce qui permet de ne pas affecter l’intégrité de l’enceinte dans le cas où l’un des éléments précédents serait projeté contre l’enceinte 30.
Par ailleurs, indépendamment du mode de réalisation préféré précédent, l’installation nucléaire enterrée selon l’invention peut s’appliquer à toute autre technologie nucléaire telle que l’une des technologies suivantes : BWR, HTR, avec des puissances adaptées au modèle SMR (« Small Modular Reactor » en terminologie anglo-saxonne). A titre d’exemple, les puissances peuvent aller de 50MWe à N x50MWe, avec N supérieur à 1 et, par exemple, N peut prendre des valeurs comprises entre 1 et 8, voire supérieures à 8.Selon un autre exemple, les puissances peuvent aller de 100MWe à N x100MWe, avec N supérieur à 1 et, par exemple, N peut prendre des valeurs comprises entre 1 et 8, voire supérieures à 8.
Le radier 12c a été aménagé de manière à comporter une dalle support 32 sur laquelle repose l’enceinte de réacteur nucléaire 30. La dalle support 32 peut présenter, dans sa partie centrale située sous la cuve de réacteur, un renfoncement ou décaissement 32a (empreinte d’un volume) qui s’étend vers le bas. Le radier 12c peut être excavé pour éventuellement y installer un dispositif permettant de faire face à tout accident survenant autour, sur ou dans la cuve. On notera que le radier 12c et la dalle support 32 peuvent ne constituer qu’un seul et même élément de structure en béton armé.
Comme représenté sur les figures 2 et 3, le bâtiment réacteur 26 peut comporter également une dalle intermédiaire horizontale 34 qui est solidaire des parois verticales du bâtiment (26a et 26b sur les figures 2 et 3 et les deux autres parois verticales adjacentes perpendiculaires). La dalle intermédiaire 34 s’étend horizontalement à partir de ces parois de manière à entourer radialement l’enceinte de réacteur nucléaire 30, sans toutefois entrer en contact avec celle-ci, comme représenté sur la . Cette dalle 34 est disposée à un niveau ou une cote suivant la verticale du bâtiment qui représente une position intermédiaire entre la dalle support 32 et le toit 28. Cette dalle intermédiaire 34 est agencée parallèlement à la dalle support 32 et au toit 28, et à distance de ceux-ci.
La illustre également sur la partie droite de l’installation enterrée 10 une zone Z1 adjacente à la zone contenant le bâtiment réacteur 26, qui est logée à l’intérieur du puits mais de manière séparée de ce bâtiment. Cette zone Z1 est délimitée entre la paroi 26b du bâtiment et une paroi de l’installation, en vis-à-vis notée P1, qui est disposée en regard de la paroi 18b bordant le puits. La zone Z1 forme un compartiment interne au puits dans lequel peut être disposé un escalier 36 permettant à du personnel de circuler entre la partie inférieure du puits et sa partie supérieure (y compris pour accéder au niveau de la dalle de protection).
Sur la (plan de coupe parallèle à celui de la ), une autre zone Z2, adjacente à la zone contenant le bâtiment réacteur 26, est agencée entre la paroi 26b du bâtiment et la paroi en vis-à-vis P1 qui est disposée en regard de la paroi 18b bordant le puits. La zone Z2 forme un puits de manutention verticale qui permet d’accéder notamment à la dalle support 32 disposée en partie inférieure du puits. La dalle de protection 20 s’étend au-dessus du bâtiment réacteur et des zones Z1 et Z2 adjacentes. Comme représenté sur cette figure, une ouverture O (appelée tampon) qui est fermée en permanence pendant l’exploitation du réacteur (par le biais d’une porte coulissante ou pivotante non représentée) et ouverte seulement pour évacuer ou rentrer du matériel, est aménagée dans la paroi verticale 26b du bâtiment réacteur pour mettre en communication le puits de manutention Z2 et l’intérieur du bâtiment réacteur. En vis-à-vis de cette ouverture O une autre ouverture O’ (appelée tampon) est aménagée dans l’enceinte 30 qui est fermée en permanence pendant l’exploitation du réacteur (par le biais d’une porte coulissante ou pivotante non représentée).
Une trémie 40 est par exemple aménagée dans la dalle de protection 20 à l’aplomb d’au moins une des deux zones Z1 et Z2 adjacentes à la zone du bâtiment réacteur 26. Cette trémie 40 occupe de manière permanente une position fermée mais, peut s’ouvrir, lorsqu’il est nécessaire d’accéder à l’espace situé en dessous et, notamment, pour procéder à des opérations de maintenance par l’intermédiaire du puits de manutention Z2, comme par exemple, pour des opérations de maintenance, pour évacuer, et rentrer par la même voie, des (composants) ou éléments de l’enceinte du réacteur nucléaire. L’enceinte 30 du réacteur possède une ouverture (non représentée), dite tampon, qui doit être placée (idéalement) en face de la porte coulissante O1 fermant l’ouverture (du bâtiment réacteur).
Comme représenté sur les figures 2 et 3, un ou plusieurs équipements ou bâtiments sont disposés sur la dalle de protection 20.
Ce ou ces équipements ou bâtiments sont configurés pour assurer des fonctions de support au fonctionnement du réacteur nucléaire et de l’ensemble de l’installation nucléaire et, à ce titre, ils sont appelés équipements ou bâtiments ‘auxiliaires’ par opposition aux équipements ou bâtiments dits ‘principaux’ qui assurent les fonctions de sureté nucléaire et qui sont positionnés de manière enterrée à l’intérieur du puits. En d’autres termes, ce sont des équipements ou bâtiments situés au-dessus de la dalle de protection contre les agressions externes et qui peuvent subir des agressions externes dans la mesure où les fonctions nécessaires à la sûreté du réacteur qu’ils remplissent, dans des cas de situations dégradées ou accidentelles, sont redondantes avec les fonctions de sûreté du réacteur des équipements ou bâtiments situés sous la dalle.
Ce ou ces équipements ou bâtiments sont construits sur la dalle de protection et peuvent comprendre au moins un des éléments suivants : une salle de conduite de l’installation nucléaire, un bâtiment assurant des fonctions de ventilation, un bâtiment assurant des fonctions de refroidissement, une salle contenant des armoires de contrôle et de commande pour des fonctions de support à l’exploitation et de production d’électricité, une salle d’instrumentation, une salle de distribution électrique des courants forts, une salle de distribution électrique des courants faibles et des batteries/onduleurs, une salle de vannes et d’échangeurs, une salle de moteurs diesel de premier secours.
Sur l’exemple de réalisation des figures 2 et 3, la dalle 20 supporte un bâtiment auxiliaire b1 formant une salle de conduite de l’installation et, en arrière-plan, trois bâtiments auxiliaires b2, b3 et b4 qui sont respectivement un bâtiment auxiliaire assurant des fonctions de refroidissement, un bâtiment auxiliaire assurant des fonctions de ventilation et une salle auxiliaire de moteurs diesel. On notera que la dalle peut bien évidemment supporter d’autres équipements ou bâtiments auxiliaires, en plus ou en remplacement d’au moins certains de ceux déjà décrits.
On notera que des ouvertures traversantes (non représentées sur les figures) peuvent être aménagées à des emplacements distincts de la dalle, dans son épaisseur, au droit desquelles sont construits les bâtiments auxiliaires mentionnés ci-dessus. Chacune de ces ouvertures sert au passage de câbles, tuyauteries, … (diverses liaisons) entre le bâtiment auxiliaire situé au-dessus de la dalle et le bâtiment réacteur situé sous la dalle par l’intermédiaire de la galerie technique située entre la dalle et le bâtiment réacteur et d’ouvertures traversantes (non représentées sur les figures) aménagées dans le toit du bâtiment réacteur pour le passage de ces différentes liaisons.
La est une vue schématique en coupe verticale d’une dalle Di de protection contre les agressions externes (suivant sa plus petite dimension) montrant par exemple deux ouvertures traversantes Di1 et Di2 (un plus grand nombre d’ouvertures peut être envisagé dans une variante si le nombre de bâtiments augmente) disposées respectivement au droit de futurs bâtiments construits sur la dalle et une ouverture Ti, aménagée sur un côté de la dalle, jouant le rôle d’une trémie et qui est par exemple fermée par une trappe ti représentée dans les deux positions sur la . Après avoir mis en place de manière sélective les différentes liaisons à travers chaque ouverture Di1 (ex : tuyauteries), Di2 (ex : câbles), cette dernière est colmatée de manière connue de l’homme de l’art, en particulier pour assurer une étanchéité et une protection coupe-feu (au moins 2 heures). On notera que ce qui précède s’applique également à une demi-dalle au cas où la dalle de protection est formée de deux demi-dalles. La illustre une configuration possible de la galerie technique G entre la dalle (ou demi-dalle) Di supérieure (le ou les bâtiments auxiliaires ne sont pas représentés par souci de simplicité pour les besoins de l’exposé) et le toit T inférieur du bâtiment réacteur correspondant. Sur cette figure, les ouvertures Di1 et Di2 aménagées dans l’épaisseur de la dalle (ou demi-dalle) Di servent au passage sélectif de tuyauteries (Di1) et de câbles électriques (Di2) et autres éléments de liaison non représentés (par exemple à travers d’autres ouvertures traversantes non représentées) entre le ou les bâtiments auxiliaires construits sur la dalle (ou demi-dalle) Di et la galerie technique G, puis entre celle-ci et le bâtiment réacteur du dessous à travers des ouvertures correspondantes Oi1, Oi2 aménagées dans le toit T du bâtiment. On notera par exemple que les câbles électriques passant à travers l’ouverture Di2 sont connectés à un équipement collecteur UT (unité de traitement) et que d’autres câbles électriques partent de cet équipement pour passer à travers l’ouverture Oi2 du toit pour un raccordement à des équipements du bâtiment réacteur. De manière générale, les connexions sont réalisées de façon sectorisée en réalisant séparément (et par exemple de manière décalée dans le temps) les raccordements entre la zone située au-dessus de la dalle (ou demi-dalle) et la galerie technique, d’une part, et les raccordements entre la zone située sous la dalle (ou demi-dalle) et la galerie technique, d’autre part, contrairement à la réalisation simultanée des connexions pour raccorder la zone du dessus à la zone du dessous après achèvement de ces zones.
En cas de modification à apporter, l’avantage d’avoir une segmentation en trois parties (galerie technique, partie au-dessus de la galerie technique et partie en-dessous de la galerie technique) est d’éviter d’avoir à reprendre l’ensemble du circuit (tuyauteries, câbles…) puisque l’on peut modifier uniquement la partie de circuit concernée par la modification (ex : la partie du circuit de câblage électrique entre le dessus de la dalle et la galerie technique).
La nouvelle architecture décrite ci-dessus procure une compacité élevée et une empreinte au sol limitée en agençant l’installation nucléaire selon plusieurs niveaux superposés verticalement en agençant sur ladite au moins une dalle de protection un ou des équipements ou bâtiments auxiliaires et au moins un bâtiment réacteur enterré (dans le puits) situé sous ladite au moins une dalle de protection. De préférence, la galerie technique est aménagée dans le puits, au-dessus dudit au moins un bâtiment réacteur et en dessous de ladite au moins une dalle de protection afin de compléter cet agencement et d’améliorer encore la compacité de l’installation.
La est une vue agrandie partielle de la zone située entre la dalle 20 et la tête 18a1 de la paroi 18a de la et montre la présence, entre ces deux éléments, d’un dispositif de soufflet 22 à une onde en caoutchouc épais de type connu, agencé de manière sensiblement verticale. Ce dispositif 22 repose sur tout le périmètre des têtes de parois 18a, 18b. Ce périmètre prend ici une forme rectangulaire mais il peut prendre une forme carrée, circulaire …, en fonction de la géométrie de la section transversale (horizontale) du puits. Le dispositif 22 est par exemple liaisonné aux têtes de parois, ainsi qu’à la surface inférieure 20a de la dalle 20 (sur une zone qui est en correspondance géométrique avec les têtes de parois 18a, 18b, à l’aplomb de celles-ci) par des organes de fixation respectifs 24a, 24b. Dans ce mode de réalisation, les bords du dispositif de soufflet 22 sont, sur tout le pourtour, fixés, par exemple, par des lattes en acier inox qui les compriment, ces lattes en inox étant elles-mêmes fixées dans le béton par des goujons d’ancrage espacés. Le dispositif de soufflet 22 permet d’assurer l’étanchéité entre les deux espaces E1 et E2 qu’il sépare : l’espace E1 correspond à l’espace utile intérieur au puits et dans lequel sont agencés les différents éléments/composants de l’installation enterrée et l’espace E2 correspond à l’espace adjacent au remblai 16 (non visible sur la ).
On notera qu’avec un tel agencement l’espace intermédiaire formé par la galerie technique G décrite plus haut en référence aux figures 2 et 3 est isolable sur le plan de la ventilation des bâtiments grâce à cette paroi en caoutchouc 22. On peut ainsi créer une légère dépression (-5 ou -10mm de CE) grâce à cette fonction spécifique de ventilation.
Selon une variante de réalisation représentée à la , la dalle de protection 20’ est reliée aux parois verticales 18c, 18d bordant le puits (ces deux parois sont adjacentes et perpendiculaires aux deux parois 18a, 18b de la ) par l’intermédiaire d’un dispositif de joint souple 22’. Dans cette variante, la dalle de protection 20’ est en appui vertical directement sur un ou plusieurs appuis 23 disposés extérieurement relativement aux parois verticales 18a, 18b bordant l’intérieur du puits. Plus particulièrement, la dalle 20’ comporte un ou plusieurs bords périphériques 20b’ formant conjointement une jupe qui s’étend verticalement à partir de la périphérie externe de la surface inférieure 20a’ en éloignement de celle-ci. Comme représenté à la , la jupe 20b’ repose sur un ou plusieurs appuis 23 tels que des longrines qui sont supportées par des pieux ou semelles 25 ancrés verticalement dans le sol à distance des parois verticales 18a, 18b bordant l’intérieur du puits.
Selon une autre variante de réalisation représentée à la , la dalle de protection 20’’ est en appui vertical directement sur la ou les parois verticales 18c, 18d bordant le puits, par l’intermédiaire d’une jupe 20b’’ analogue à la jupe de la .
Comme illustré sur les figures 4B et 4C décrites ci-dessus, les parois respectives en regard du bâtiment réacteur 26 et du puits peuvent être jointives ou accolées.
Selon une variante de réalisation des installations des figures 4B et 4C, les parois du bâtiment réacteur 26 sont espacées horizontalement des parois verticales bordant le puits de manière à ménager un espace entre les parois respectives en regard. Ces parois en regard écartées l’une de l’autre ne sont pas liées mécaniquement entre elles afin de ne pas créer de liaison mécanique par laquelle des efforts/vibrations mécaniques seraient susceptibles de transiter. L’espace ainsi ménagé peut être un espace technique utile pour permettre une inspection par le personnel de maintenance, voire par des caméras. Dans la pratique, cet espace peut avoir une largeur d’environ 1,5 à 2m.
Les figures 4D et 4E illustrent de tels agencements dans lesquels respectivement les parois respectives du bâtiment réacteur 26’ (la paroi 26a’ et les deux autres parois adjacentes perpendiculaires et non visibles sur les figures 4D et 4E) et les parois en regard du puits (la paroi 18d et les deux autres parois adjacentes perpendiculaires 18a et 18b, non visibles sur les figures 4D et 4E) sont écartées horizontalement les unes des autres comme expliqué ci-dessus. Les appuis verticaux de la dalle de protection sur les figures 4D et 4E correspondent respectivement aux appuis des figures 4B et 4C.
On notera que les agencements décrits ci-dessus entre les parois respectives en regard du bâtiment réacteur 26, 26’ et du puits s’appliquent également au mode décrit plus haut concernant l’appui vertical de la dalle de protection 20 sur le remblai 16 ( ).
La représente une vue selon une coupe verticale d’une nouvelle configuration d’installation nucléaire enterrée 10’ selon un autre mode de réalisation dans lequel deux bâtiments réacteur 26.1 et 26.2 sont logés dans le puits 12’, de manière adjacente l’un par rapport à l’autre et séparés l’un de l’autre par une paroi transversale interne 26.12. Chaque bâtiment réacteur est par exemple identique à l’autre, ainsi qu’au bâtiment réacteur 26 déjà décrit.
Comme représenté sur la , les parois bordant le puits (seules les parois parallèles 18a’ et 18b’ sont visibles) entourent les deux bâtiments 26.1 et 26.2. Les parois (non visibles) qui sont perpendiculaires aux parois 18a’ et 18b’ sont allongées par rapport aux parois correspondantes des figures 2 et 3 afin de pouvoir accueillir côte à côte deux bâtiments réacteur 26.1 et 26.2 contenant deux enceintes de réacteur nucléaire 30.1 et 30.2. Comme pour le mode des figures 2 et 3, chaque enceinte de réacteur nucléaire repose sur une dalle support 32’, qui est commune aux deux enceintes et analogue à la dalle support 32 de la . La dalle support 32’ présente ainsi dans chacune des parties située sous une cuve de réacteur 30.1, 30.2, un renfoncement ou décaissement 32a.1, 32a.2 (empreinte d’un volume) qui s’étend vers le bas, de manière identique au renfoncement 32a des figures 2 et 3.
Comme pour les figures 2 et 3, des zones (non visibles sur la ) qui sont analogues aux zones Z1 et Z2 des figures 2 et 3 sont disposées de manière adjacente à chacune des zones du puits contenant l’un des deux bâtiments réacteur 26.1 et 26.2.
Sur la , la dalle de protection 20.2 est ici formée de deux demi-dalles de protection 20.2a et 20.2b qui sont fixées l’une à l’autre à leur jonction 20.2c située sensiblement à l’aplomb de la paroi interne 26.12 séparant les deux bâtiments réacteur. La fixation peut être réalisée par des techniques connues et, par exemple, les deux demi-dalles de protection 20.2a et 20.2b peuvent être clavetées l’une à l’autre ou assemblées l’une à l’autre par des armatures pour béton armé venant en recouvrement ou par des armatures pour béton armé liaisonnées par des manchons (coupleurs) dans des zones réservées qui sont bétonnées en deuxième phase, après réalisation de la jonction des armatures.
La représente, suivant une vue en perspective de dessus, les deux demi-dalles de protection 20.2a et 20.2b (sans les autres éléments de la par souci de clarté) écartées l’une de l’autre suivant une direction longitudinale X, par exemple dans une position où chaque demi-dalle est sur son aire ou zone de construction à proximité du puits (non représenté ici). Les demi-dalles sont ainsi construites à distance l’une de l’autre et ont chacune une face d’extrémité libre fa1, fa2 en vis-à-vis l’une de l’autre. Ces deux faces fa1, fa2 sont destinées à être jointes / assemblées mécaniquement l’une avec l’autre pour former une dalle unique comme expliqué plus loin en référence à la . Comme représenté sur la , un bord périphérique R1, R2 est aménagé respectivement sur la face inférieure de chaque demi-dalle 20.2a, 20.2b et s’étend verticalement vers le bas à la manière d’une jupe ou d’un bord tombé.
Chaque demi-dalle 20.2a, 20.2b peut présenter des ouvertures qui sont pratiquées à travers son épaisseur afin d’autoriser la traversée de câbles, tuyauteries, matériels et personnes selon la ou les ouvertures concernées. Sur la une ouverture T1, T2 décalée latéralement par rapport à l’axe médian longitudinal (parallèle à l’axe X) de chaque demi-dalle est présente. Cette ouverture est par exemple destinée à former une trémie qui sera utilisée ultérieurement pour la maintenance ou manutention et qui sera disposée au-dessus du puits ou zone de manutention situé le long du bâtiment réacteur. D’autres ouvertures traversantes (non représentées ici) peuvent être aménagées à des emplacements distincts de chaque demi-dalle sur laquelle sont construits des bâtiments auxiliaires. Chacune de ces ouvertures sert au passage de câbles, tuyauteries, … (diverses liaisons) entre l’équipement ou bâtiment situé au-dessus de la demi-dalle et le bâtiment réacteur situé sous la demi-dalle par l’intermédiaire de la galerie technique située entre la demi-dalle et le bâtiment réacteur et d’ouvertures traversantes (non représentées sur les figures) aménagées dans le toit du bâtiment réacteur pour le passage de ces différentes liaisons.
Par ailleurs, chaque demi-dalle 20.2a, 20.2b peut comporter des empreintes r1.1, r1.2, r2.1, r2.2 (figs. 5A et 5C) des rails d’un pont roulant qui sera utilisé ultérieurement pour déplacer divers équipements sur la dalle et notamment pour la maintenance au-dessus des trémies de manutention T1, T2.
Dans la position de la (les demi-dalles sont positionnées au-dessus de l’ouverture 12b’ du puits), la demi-dalle 20.2a est agencée contre la demi-dalle 20.2b et les deux demi-dalles sont jointes/assemblées mécaniquement l’une avec l’autre, par exemple par clavetage, afin de former mécaniquement une seule dalle de protection en assurant une continuité de la résistance mécanique de la dalle au droit de la zone de jonction ou de raccordement 20.2c entre les demi-dalles. Pour ce faire, l’armature ou ferraillage doit être continu au droit de cette zone.
La illustre un exemple possible d’assemblage mécanique entre les demi-dalles 20.2a et 20.2b. Cette figure est une vue partielle agrandie d’une zone de raccordement mécanique entre les deux demi-dalles. Le raccordement entre les deux demi-dalles 20.2a et 20.2b peut être réalisé en prévoyant une zone de clavetage Zcl entre ces demi-dalles. Les demi-dalles sont mises en place en prévoyant une largeur de clavetage supérieure à la longueur de recouvrement des armatures longitudinales qui se trouvent en nappe inférieure a1i et a2i et en nappe supérieure a1s et a2s des demi-dalles. Les armatures longitudinales de chaque élément de dalle (demi-dalle) viennent en recouvrement avec les armatures longitudinales de l’autre élément de dalle. Plusieurs nappes d’armatures supérieures et inférieures sont nécessaires pour chaque élément de dalle mais seules une nappe d’armature supérieure et une nappe d’armature inférieure sont représentées pour chaque élément de dalle sur le schéma de principe de la pour en faciliter la compréhension. Les armatures longitudinales dans l’autre direction et les armatures d’effort tranchant sont également mises en place (voir de manière schématique les armatures perpendiculaires a3i et a3s sur la figure). De plus, un coffrage provisoire Cfp peut être fixé sous les éléments de dalle et le bétonnage de la zone de clavetage est ensuite effectué afin de lier mécaniquement entre eux les deux éléments de dalle. Le coffrage provisoire Cfp qui, par exemple, s’appuie sur le toit du réacteur (préalablement mis en place), est déposé et évacué, par exemple quelques jours après le bétonnage de la zone de clavetage. On notera que d’autres solutions peuvent être envisagées pour assurer la continuité du ferraillage longitudinal : coupleurs, soudure des barres….
La illustre la dalle 20.2 obtenue après assemblage des deux demi-dalles 20.2a, 20.2b, par exemple comme expliqué dans l’exemple de réalisation décrit ci-dessus, mais qui peut, alternativement, être obtenue de manière différente non décrite en détail ici. La dalle 20.2 de la est par exemple celle représentée à la sans les bâtiments auxiliaires b1’-b4’ par souci de clarté. Certains détails de réalisation peuvent varier entre la dalle de la et celle de la , notamment la position et le nombre des ouvertures traversantes de chaque demi-dalle pour les trémies de maintenance et pour le ou les bâtiments auxiliaires, la présence ou l’absence des rails r1.1-r2.2 et leur position …
La dalle 20.2 obtenue après assemblage des deux demi-dalles 20.2a, 20.2b est une dalle de protection contre les agressions externes au puits et protège ainsi les composants de l’installation logés dans le puits 12’.
De manière générale, chaque demi-dalle est mise en place au-dessus du puits après réalisation de la dalle du toit du bâtiment du réacteur et de façon telle que la dalle compète (ex : dalle de la ) puisse être retirée d’un seul tenant, ultérieurement en cas de démantèlement de l’installation (en fin de vie) ou même en cas de modification de celle-ci, par exemple pour réaliser des travaux de maintenance de grande ampleur sur le plan de la sûreté et du fonctionnement de l’installation. A titre d’exemple, le remplacement d’un ou de plusieurs générateurs de vapeur peut justifier une telle opération. La configuration de la dalle qui lui permet de pouvoir être retirée ultérieurement (c’est-à-dire après mise en place pour obturer le puits) en un seul bloc est liée au fait qu’il s’agit ici d’une dalle résultant de l’assemblage de deux demi-dalles (voire, de plus de deux demi-dalles dans une variante non représentée) et qui devient ainsi une dalle unique formée d’un seul tenant pouvant être ripée en dehors du puits suivant une direction axiale/longitudinale X afin de dégager l’ouverture du puits. On notera que ce déplacement/glissement axial/longitudinal de la dalle suit le chemin de ripage inverse de celui lié à la mise en place de la dalle lors de la construction de l’installation. Il en est de même pour une dalle unique homogène dans sa construction.
Par ailleurs, chaque bâtiment de réacteur est fermé à sa partie supérieure par un toit 28.1, 28.2 ( ) et la dalle de protection 20.2 définit avec chacun des toits en regard une galerie technique G’ de plus grandes dimensions que la galerie technique G des figures 3 et 4. Plus particulièrement, chaque demi-dalle 20.2a, 20.2b située au-dessus du toit 28.1, 28.2 du bâtiment réacteur correspondant, ménage avec ce dernier une partie de la galerie technique G’, suivant sa longueur. Une dalle intermédiaire 34.1, 34.2 peut être aménagée dans chacun des bâtiments réacteur 26.1, 26.2, de manière analogue à la dalle intermédiaire 34 des figures 2 et 3.
Dans ce mode de réalisation chaque demi-dalle 20.2a, 20.2b supporte un ou plusieurs équipements ou bâtiments auxiliaires comme expliqué ci-dessus en référence aux figures 2 et 3.
Plus particulièrement, sur la , la demi-dalle 20.2a supporte un bâtiment auxiliaire b1’ formant une salle de conduite de l’installation et une salle auxiliaire de moteurs diesel b2’, tandis que la demi-dalle 20.2b supporte deux bâtiments auxiliaires b3’ et b4’ qui sont respectivement un bâtiment auxiliaire assurant des fonctions de ventilation refroidissement et un bâtiment auxiliaire assurant des fonctions de refroidissement. On notera que chaque demi-dalle peut bien évidemment supporter d’autres équipements ou bâtiments auxiliaires, en plus ou en remplacement d’au moins certains de ceux déjà décrits.
Tout ce qui a été décrit précédemment s’applique également dans ce mode de réalisation où deux bâtiments réacteur sont logés dans le puits et ne sera donc pas répété.
La illustre, suivant une coupe verticale, un autre mode de réalisation d’une installation nucléaire enterrée 100 qui diffère principalement du mode des figures 2 et 3 par la présence d’une piscine d’entreposage de combustible nucléaire, identifiée sur la figure par l’acronyme PECN, située dans une zone Z2’’ du puits adjacente à la zone où se trouve le bâtiment de réacteur 126. Les éléments correspondant au mode des figures 2 et 3 et qui sont repris ici sont précédés du chiffre « 1 et, en principe, » ne seront pas décrits à nouveau. La piscine PECN repose sur la même dalle support 132 que l’enceinte de réacteur nucléaire 130. Un toit 128 s’étend ici au-dessus du bâtiment de réacteur 126 et de la zone adjacente Z2’’. On notera que l’agencement du toit au-dessus de la zone Z2’’ peut n’être que local en s’étendant au-dessus de la piscine PECN, mais sans toutefois s’étendre sur toute la zone Z2’’.
Comme représenté sur la , une ouverture O’ (appelée tampon) qui est fermée en permanence pendant l’exploitation du réacteur (par le biais d’une porte coulissante ou pivotante non représentée), est aménagée dans la paroi verticale 126b du bâtiment réacteur 126 qui sépare l’intérieur du bâtiment de la zone adjacente Z2’’. L’ouverture O’ est ouverte seulement afin d’accéder à l’intérieur du bâtiment réacteur quand l'évacuation de matériel(s) et/ou l'introduction de nouveau(x) matériel(s) sont nécessaires. La dalle de protection 120 s’étend au-dessus du bâtiment de réacteur 126 et de la zone Z2’’ adjacente à ce dernier, et donc de la piscine PECN. Comme pour le mode des figures 2 et 3, une galerie technique analogue G’’ est ménagée entre le toit 128 et la dalle de protection 120.
Par ailleurs, un ou plusieurs équipements ou bâtiments auxiliaires sont disposés sur la dalle de protection 120 comme expliqué ci-dessus en référence aux figures 2 et 3.
Sur l’exemple de réalisation de la , la dalle 120 supporte un bâtiment auxiliaire b1’’ formant une salle de conduite de l’installation et, en arrière-plan, trois bâtiments auxiliaires b2’’, b3’’ et b4’’ qui sont respectivement un bâtiment auxiliaire assurant des fonctions de refroidissement, un bâtiment auxiliaire assurant des fonctions de ventilation et une salle auxiliaire de moteurs diesel. On notera que la dalle 120 peut bien évidemment supporter d’autres équipements ou bâtiments auxiliaires, en plus ou en remplacement d’au moins certains de ceux déjà décrits.
On notera que des ouvertures traversantes sont aménagées à des emplacements distincts de la dalle, dans son épaisseur, au droit desquelles sont construits les bâtiments auxiliaires mentionnés ci-dessus. Chacune de ces ouvertures sert au passage de câbles, tuyauteries, … (diverses liaisons) entre le bâtiment auxiliaire situé au-dessus de la dalle et le bâtiment réacteur situé sous la dalle par l’intermédiaire de la galerie technique G‘‘ située entre la dalle 120 et le bâtiment réacteur 126 et d’ouvertures traversantes (non représentées sur les figures) aménagées dans le toit du bâtiment réacteur pour le passage de ces différentes liaisons.
Tout ce qui a été décrit précédemment s’applique également dans ce mode de réalisation et ne sera pas répété.
La illustre, suivant une vue en coupe horizontale (vue de dessus), un autre mode de réalisation d’une installation nucléaire enterrée 200 analogue à l’installation nucléaire enterrée 10’ de la . La différence entre ces deux modes de réalisation réside dans la présence d’une piscine d’entreposage de combustible nucléaire PECN’ dans une zone du puits 12’’ qui est adjacente à la zone du puits dans laquelle sont logés les deux bâtiments réacteur 26.1 et 26.2. Cette piscine est située dans le prolongement de la paroi 126.12 qui sépare les deux bâtiments réacteur et est adjacente à chacun des deux bâtiments, car elle s’étend de part et d’autre de cette paroi. Cette position intermédiaire entre les deux bâtiments permet d’entreposer, dans cette piscine, des éléments combustibles provenant de l’un ou l’autre des réacteurs des enceintes 130.1 et 130.2. Par ailleurs, dans une variante non représentée, deux piscines peuvent alternativement être prévues, chacune dans une zone adjacente à un bâtiment réacteur et dédiée à ce dernier.
De manière analogue à l’agencement des zones de la , l’installation 200 comporte des zones Z1’’ et Z2’’ (puits de manutention verticale) qui sont situées de manière adjacente à la zone du puits contenant le bâtiment réacteur 126.1. De même, l’installation 200 comporte d’autres zones Z1’’’ et Z2’’’ (puits de manutention verticale) qui sont situées de manière adjacente à la zone du puits contenant le bâtiment réacteur 126.2. Les zones Z1’’ et Z2’’ et les zones Z1’’’ et Z2’’’ sont disposées de manière symétrique par rapport à la position intermédiaire de la piscine PECN’ située entre elles. Chacune des zones a par exemple les mêmes fonctions que la zone correspondante des figures précédentes.
De même que pour l’agencement de la , l’installation 200 comporte une dalle (non représentée) formée de deux demi-dalles sur chacune desquelles sont construits des équipements ou bâtiments auxiliaires.
Tout ce qui a été décrit précédemment s’applique également dans ce mode de réalisation et ne sera pas répété.
Les figures 8 et 9 illustrent une installation nucléaire enterrée 300 selon un autre mode de réalisation.
La partie droite de la est une vue en plan de l’installation suivant une section horizontale du puits 312. La section montre les éléments situés sous la dalle de protection dont les contours apparaissent en transparence au-dessus du puits. Le puits 312 (de forme générale cylindrique) a une section de forme circulaire avec une paroi, par exemple moulée, 318 de section de forme annulaire qui borde l’intérieur du puits. Le bâtiment réacteur 326 a lui aussi une forme circulaire et renferme une enceinte de réacteur nucléaire 330 telle que décrite plus haut. Ces formes circulaire et annulaire ont l’avantage de mieux résister aux poussées en provenance de l’extérieur (les terres dans le cas du puits) et aux surpressions (en interne, en provenance de l’enceinte ou du bâtiment réacteur). En particulier, la paroi moulée 318 de forme annulaire (en section) travaille comme un anneau comprimé par la poussée des terres qui est dirigée radialement par rapport à la paroi moulée. La paroi moulée 318 est auto stable et le nombre de tirants d’ancrage de la paroi dans le terrain se trouve ainsi réduit, ce qui notamment simplifie la conception et la construction. On notera que la paroi 318 a plus généralement une forme de couronne cylindrique suivant une vue en trois dimensions et l’espace interne du puits qui est bordé par la paroi 318 occupe un espace de forme cylindrique.
Dans ce mode de réalisation, une piscine d’entreposage de combustible nucléaire PECN’’ peut être disposée à l’intérieur du bâtiment réacteur 326 mais de manière décentrée par rapport à l’enceinte 330, comme illustré sur la . L’installation 300 peut comporter également une zone Z3 formant un puits de manutention et qui est également décentrée par rapport à l’enceinte 330, ainsi qu’une zone Z4, décentrée, dans laquelle est aménagé un escalier 336 permettant de relier entre eux les différents niveaux du puits 312, depuis le radier 312c jusqu’à la dalle de protection 320 visible uniquement sur la .
La est une vue en coupe verticale selon le plan de coupe A-A de la et montre un agencement proche de celui de la . L’ensemble du bâtiment réacteur 326 et de l’enceinte 330 est supporté par la même dalle support 332 et la piscine d’entreposage de combustible nucléaire PECN’’ est également supportée par la même dalle support 332. On notera que dans une configuration circulaire, il est plus simple de ne réaliser qu’une seule dalle support circulaire. Prévoir deux dalles support distinctes (indépendantes) l’une pour supporter le bâtiment réacteur 326 et, l’autre, pour supporter la piscine PECN’’, telles que positionnées sur la , conduirait à supprimer une partie de la dalle circulaire pour y loger la dalle supportant la piscine, ce qui affecterait l’intégrité de la dalle support du bâtiment réacteur 326 et risquerait de fragiliser cette dalle support.
Au contraire, lorsque le puits a une forme générale rectangulaire (en section) voire carrée, et accueille au moins un bâtiment réacteur et une piscine adjacente, il peut être plus adapté, et notamment plus économique, d’avoir deux dalles support indépendantes.
De manière générale, les figures 8 et 9 reprennent la plupart des éléments en commun décrits en référence aux figures précédentes et qui ne seront pas décrits à nouveau ici, à savoir notamment le radier 312c, le renfoncement 312c1 (optionnel), la dalle support 332, la dalle intermédiaire 334 (optionnelle), le toit 328, la galerie technique G’’’ entre le toit 328 et la dalle 320. Dans le présent mode, la galerie occupe en vue de dessus un espace circulaire et non rectangulaire comme dans les modes précédents.
Selon une variante de réalisation non représentée, le bâtiment réacteur peut adopter une forme générale de section transversale (horizontale) carrée s’inscrivant à l’intérieur de l’espace interne de section transversale (horizontale) circulaire du puits (bordé par la paroi circulaire 318).
Selon une autre variante de réalisation non représentée, le puits conserve une section transversale (horizontale) circulaire qui est ici divisée en deux compartiments distincts formant chacun une surface occupant un demi-cercle et un bâtiment réacteur de section (horizontale) circulaire, carrée ou rectangulaire occupe chacun des deux demi-cercles Cette variante peut être adaptée à des technologies de petite puissance, par exemple de l’ordre de 50 ou 100MWe chacune, pour éviter un diamètre qui serait trop important pour la dalle de protection supérieure si les réacteurs étaient de dimensions plus importantes).
Dans le présent mode, la dalle de protection est représentée en appui directement sur la paroi 318 et la paroi 318 est écartée de la paroi 326a du bâtiment réacteur 326. Toutefois, les différents agencements décrits en référence aux figures 4A à 4E sont également applicables ici.
On notera que la dalle de protection (et chaque demi-dalle) des différentes installations décrites ci-dessus avec un ou plusieurs bâtiments réacteur peut être en appui de différentes manières, comme décrit plus haut en référence aux figures 4A à 4E.
De manière générale, les installations nucléaires enterrées selon certains modes de réalisation de l’invention peuvent comporter deux bâtiments réacteur ou plus, comme sur les figures 5 et 7, permettant ainsi d’avoir des cœurs de réacteur plus petits fournissant une puissance moindre (ex : 50 ou 100MWe) que celle d’une installation plus grande et de plus grande puissance (ex : 800MWe, voire des puissances supérieures). A titre d’exemple, pour fournir une puissance de 800MWe, une installation nucléaire enterrée selon l’invention peut être configurée suivant quatre puits de 200MWe chacun, chaque puits pouvant produire 2x100MWe ou 1x200MWe.
La modularité de puissance offerte par ces installations de plus petite taille s’accompagne également d’une simplification des installations et d’un coût de mise en œuvre réduit par rapport à une installation de plus grande puissance qui peut toutefois bénéficier de l’effet de standardisation et de répétition.
La partie gauche de la illustre en vue de dessus (section horizontale) une forme générale possible pour la dalle de protection 320 qui doit obturer l’ouverture supérieure 312b du puits 312 (figures 8 et 9). Ainsi que représenté sur la , la dalle 320 a une forme générale essentiellement circulaire de dimensions correspondant à celles de l’ouverture 312b à couvrir. La dalle 320 comporte, au niveau de deux zones diamétralement opposées de sa circonférence, deux extensions radiales externes 320a et 320b, ici symétriques l’une par rapport à l’autre, qui partent chacune de deux portions diamétralement opposées 320c, 320d de la circonférence circulaire de la dalle pour se terminer chacune par une face plane (pan coupé ou biseauté) 320a.1 et 320b.1. Les deux faces planes 320a.1 et 320b.1 sont parallèles entre elles et sont utilisées pour acheminer la dalle de protection 320 jusqu’à une position située au-dessus de l’ouverture du puits 312 par ripage, à partir d’une zone Zcd représentée sur la partie gauche de la et qui est située en dehors du puits mais à proximité de celui-ci.
Les deux faces planes 320a.1 et 320b.1 forment chacune un bord périphérique latéral tombé dont l’un est visible sur la partie gauche de la .
Dans le mode de réalisation des figures 8 et 9, la dalle de protection 320 est par exemple construite sur l’aire ou zone Zcd, avec dessus des bâtiments auxiliaires tels que ceux décrits plus haut (au moins partiellement construits sur la dalle avant son ripage), pendant que le bâtiment réacteur 326 est en cours de construction dans le puits 312.
Sur la partie gauche de la (vue de dessus), plusieurs équipements/ bâtiments b3.1, b3.2, b3.3 ont été construits sur la dalle 320 pendant la construction du bâtiment réacteur dans le puits. A titre d’exemple, les bâtiments b3.1, b3.2, b3.3 sont respectivement, un bâtiment auxiliaire assurant des fonctions de refroidissement, un bâtiment auxiliaire assurant des fonctions de ventilation et une salle de conduite de l’installation. D’autres équipements/ bâtiments peuvent bien entendu être construits sur la dalle à la place d’au moins certains de ces bâtiments ou en plus. Une ouverture T peut également être aménagée dans l’épaisseur de la dalle 320 pour notamment servir de trémie au droit de la zone de manutention Z3 du puits 312 (partie de droite sur les figures 8 et 9), lorsque la dalle sera mise en place au-dessus du puits.
La dalle de protection 320 peut être ripée depuis sa zone de construction Zcd jusqu’à une position située au-dessus de l’ouverture 312b du puits en utilisant par exemple deux longrines de guidage parallèles L1, L2 ( ) destinées à coopérer chacune avec un bord périphérique latéral tombé d’une des deux faces planes 320a.1 et 320b.1 de la dalle.
Un système de déplacement de la dalle 320 par translation comporte, par exemple, deux vérins V1, deux massifs M1 sur lesquels les vérins peuvent être fixés et auxquels deux câbles de tractions Ca1 sont attachés, les câbles traversant les extensions radiales externes 320a et 320b de la dalle dans leur longueur et étant fixés aux faces de ces extensions qui sont opposées au puits (ancrage A1). Alternativement, l’opération de ripage des demi-dalles peut être effectuée sur coussin d’air en utilisant par exemple des modules dits APS du système Freyssinet qui sont des appuis glissants à coussin d’air disposés sous chaque demi-dalle. Plus particulièrement, les appuis glissants à coussin d’air peuvent être disposés entre les faces inférieures des deux rebords ou jupes longitudinales de la dalle ou de chaque demi-dalle et la face supérieure des deux longrines de ripage (le coefficient de frottement est très faible, de l’ordre de 1%).
La partie droite de la illustre la dalle 320 avec ses équipements/ bâtiments auxiliaires, après ripage, en position d’obturation de l’ouverture 312b du puits, au-dessus du toit 325 du bâtiment réacteur 326. Comme pour les modes précédents, l’installation ainsi configurée présente un agencement vertical compact avec le(s) bâtiment(s) réacteur dans le puits et sous la dalle (demi-dalle) de protection et les équipements/ bâtiments auxiliaires au-dessus de la dalle. La compacité est encore améliorée avec la galerie technique située entre la dalle (demi-dalle) de protection (au-dessus) et le(s) bâtiment(s) réacteur (en dessous).
On notera que le ripage de la dalle 320 qui vient d’être décrit peut s’appliquer aux autres dalles ou demi-dalles décrites plus haut en référence aux figures précédentes même si la forme de ces dernières est différente. Le principe de ripage reste le même.
On notera que le ou les équipements ou bâtiments agencés sur les demi-dalles, ou sur la dalle si celle-ci est unique, peuvent prendre d’autres formes et assurer d’autres fonctions que celles décrites ci-dessus selon la technologie nucléaire envisagée.
Claims (14)
- Installation nucléaire enterrée (10 ; 10’ ; 100 ; 200 ; 300), comprenant :
-un puits vertical (12) comportant, à une extrémité inférieure, un fond (12c) et, à une extrémité supérieure, une ouverture (12b),
-au moins un bâtiment réacteur (26) logé dans le puits,
-au moins une enceinte de réacteur nucléaire (30) renfermée à l’intérieur dudit au moins un bâtiment réacteur (26),
et/ou au moins une piscine d’entreposage de combustible nucléaire (PECN ; PECN’ ; PECN’’) logée dans le puits,
-au moins une dalle de protection (20 ; 20’ ; 20’’ ; 120 ; 320) contre les agressions externes qui obture l’ouverture (12b) du puits en s’étendant notamment au-dessus dudit au moins un bâtiment réacteur,
-un ou plusieurs équipements ou bâtiments (b1-b4) disposés sur ladite au moins une dalle de protection (20 ; 20’ ; 20’’ ; 120 ; 320). - Installation nucléaire enterrée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ou les équipements ou bâtiments (b1-b4) disposés sur ladite au moins une dalle de protection (20 ; 20’ ; 20’’ ; 120 ; 320) sont configurés pour assurer des fonctions de support au fonctionnement du réacteur nucléaire et de l’ensemble de l’installation nucléaire.
- Installation nucléaire enterrée selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le ou les équipements ou bâtiments (b1-b4) disposés sur ladite au moins une dalle de protection (20 ; 20’ ; 20’’ ; 120 ; 320) comprennent au moins un des éléments suivants : une salle de conduite de l’installation nucléaire, un bâtiment assurant des fonctions de ventilation, un bâtiment assurant des fonctions de refroidissement, une salle contenant des armoires de contrôle et de commande pour des fonctions de support à l’exploitation et de production d’électricité, une salle d’instrumentation, une salle de distribution électrique des courants forts, une salle de distribution électrique des courants faibles et des batteries/onduleurs, une salle de vannes et d’échangeurs, une salle de moteurs diesel de premier secours.
- Installation nucléaire enterrée selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit au moins un bâtiment réacteur (26) comprend un toit (28) qui couvre ladite au moins une enceinte de réacteur nucléaire (30) et/ou ladite au moins une piscine d’entreposage de combustible nucléaire (PECN; PECN’ ; PECN’’), ladite au moins une dalle de protection (20 ; 20’ ; 20’’ ; 120 ; 320) s’étendant notamment au-dessus du toit et à distance de celui-ci de manière à ménager entre eux une galerie technique (G ; G’ ; G’’ ; G’’’).
- Installation nucléaire enterrée selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend une ou des parois verticales (18a-d) bordant l’intérieur du puits, ladite au moins une dalle de protection (20 ; 20’ ; 20’’) étant en appui vertical :
- directement sur un remblai (16) disposé à la périphérie extérieure du puits, un dispositif de soufflet (22) étant agencé verticalement entre ladite au moins une dalle de protection et la ou les parois verticales (18a-d) bordant l’intérieur du puits, ou
- directement sur la ou les parois verticales (18a-d) bordant l’intérieur du puits, ou
- indirectement sur la ou les parois verticales (18a-d) bordant l’intérieur du puits par l’intermédiaire d’un dispositif de joint amortissant (22’) et/ou
- directement sur un ou plusieurs appuis (23, 25) disposés extérieurement relativement à la ou aux parois verticales (18a-d) bordant l’intérieur du puits. - Installation nucléaire enterrée selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit au moins un bâtiment réacteur (26) comprend une ou des parois verticales (26a, 26b) qui sont espacées horizontalement de la ou des parois verticales (18a-d) bordant l’intérieur du puits ou accolées à la paroi ou aux parois verticales bordant l’intérieur du puits.
- Installation nucléaire enterrée selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite au moins une enceinte de réacteur nucléaire (30) est supportée par au moins une dalle support (32) reposant sur le fond du puits et/ou ladite au moins une piscine d’entreposage de combustible nucléaire (PECN; PECN’ ; PECN’’) est supportée par au moins une dalle support (32) reposant sur le fond du puits.
- Installation nucléaire enterrée selon les revendications 6 et 7, caractérisée en ce que ladite au moins une dalle support (32) est soit reliée, soit séparée de la ou des parois du bâtiment réacteur par un ou plusieurs joints d’isolement périphériques ou par un espace entre ladite au moins une dalle support et la ou les parois du bâtiment réacteur.
- Installation nucléaire enterrée selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend, de manière adjacente à une zone du puits dans laquelle est logé ledit au moins un bâtiment réacteur (26), au moins une autre zone du puits qui forme notamment une zone de manutention verticale apte à être mise en communication avec la zone dudit au moins un bâtiment réacteur.
- Installation nucléaire enterrée selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ladite au moins une dalle de protection (20 ; 20’ ; 20’’ ; 120 ; 320) comporte une trémie (40) qui est située dans une zone de ladite au moins une dalle de protection située au-dessus de ladite au moins une autre zone du puits.
- Installation nucléaire enterrée selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite au moins une piscine d’entreposage de combustible nucléaire (PECN; PECN’ ; PECN’’) est disposée de manière adjacente audit au moins un bâtiment réacteur (26).
- Installation nucléaire enterrée selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite au moins une dalle de protection est formée d’une dalle (20 ; 20’ ; 20’’ ; 120 ; 320) ou de deux demi-dalles (20.2a, 20.2b) qui sont fixées l’une à l’autre.
- Installation nucléaire enterrée selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite au moins une dalle de protection (20 ; 20’ ; 20’’ ; 120 ; 320) est configurée pour pouvoir être retirée ultérieurement en cas de modification ou de démantèlement de l’installation nucléaire.
- Installation nucléaire enterrée selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le puits vertical (12 ; 12’ ; 12’’ ; 312) a une forme générale rectangulaire ou circulaire suivant une vue prise dans un plan horizontal.
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- 2023-07-12 FR FR2307470A patent/FR3151126A1/fr active Pending
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2024
- 2024-07-10 WO PCT/FR2024/050942 patent/WO2025012569A1/fr unknown
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