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Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie nucléaire B 3 290 − 1 Conﬁnement. Enceintes par Jean-Louis COSTAZ Ingénieur de l’École Centrale de Paris Ancien chef de la division Génie Civil, EDF-SEPTEN a chaudière nucléaire est installée dans le bâtiment du réacteur. En cas d’acci- dent sur la chaudière, des substances radioactives peuvent être relâchées et il convient d’assurer leur conﬁnement aﬁn de limiter les rejets radioactifs dans l’atmosphère à des valeurs acceptables. Cette fonction de conﬁnement est obtenue par la (ou les) paroi(s) du bâtiment du réacteur appelée enceinte de conﬁnement. Différents systèmes associés permettent également de limiter les rejets extérieurs à l’enceinte en ramenant, au bout de quelques heures à quelques jours, la pression dans l’enceinte à une valeur proche de la pression atmosphérique. Citons en particulier le système d’aspersion de l’enceinte (EAS) et le système d’injection de sécurité du cœur (RIS). (0) 1. Conception générale du conﬁnement................................................ B 3 290 - 2 1.1 Principe général du conﬁnement ............................................................... — 2 1.2 Historique de l’enceinte de conﬁnement................................................... — 2 2. Divers types d’enceintes........................................................................ — 3 2.1 Enceinte à paroi unique du projet standard 900 MWe (REP 900)............ — 3 2.2 Enceintes à double paroi du projet standard 1 300-1 450 MW (REP 1 300-1 450) ......................................................................................... — 3 3. Actions exercées sur l’enceinte........................................................... — 4 3.1 Agressions internes : APRP ou RTV ........................................................... — 5 3.2 Agressions externes.................................................................................... — 5 4. Codes et normes ...................................................................................... — 6 5. Dimensionnement et calculs ................................................................ — 6 5.1 Généralités ................................................................................................... — 6 5.2 Dimensionnement de la précontrainte ...................................................... — 7 5.3 Principales modélisations numériques...................................................... — 7 6. Problèmes concernant la réalisation.................................................. — 9 6.1 Organisation des chantiers......................................................................... — 9 6.2 Principales difﬁcultés rencontrées ............................................................. — 9 7. Essais et surveillance en service de l’enceinte ............................... — 11 7.1 Épreuve de résistance mécanique ............................................................. — 11 7.2 Essais d’étanchéité ...................................................................................... — 11 8. Prise en considération des accidents au-delà du dimensionnement ............................................................... — 13 8.1 Enceintes actuelles ...................................................................................... — 13 8.2 Projet EPR..................................................................................................... — 13 Pour en savoir plus........................................................................................... Doc. B 3 290 L CONFINEMENT. ENCEINTES ______________________________________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. B 3 290 − 2 © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie nucléaire 1. Conception générale du conﬁnement 1.1 Principe général du conﬁnement Le conﬁnement est dimensionné pour résister à des accidents sévères pouvant affecter la chaudière nucléaire. Les accidents de dimensionnement du conﬁnement corres- pondent à la rupture de la tuyauterie de plus fort diamètre de la chaudière nucléaire : — rupture de tuyauterie primaire entraînant l’accident de perte de réfrigérant primaire (APRP) ; — rupture de tuyauterie vapeur (RTV). La rupture accidentelle d’une tuyauterie primaire ou secondaire entraîne un relâchement de masse et d’énergie de ﬂuide (primaire ou secondaire), plus ou moins contaminé. Le ﬂuide relâché se vapo- rise en grande partie. Il en résulte une pressurisation et une élévation de la température de l’atmosphère et des structures de l’enceinte dont le niveau dépend notamment de la section de la brèche et des conditions de fonctionnement de la chaudière avant l’accident. Dans le cas d’une brèche de tuyauterie de fort diamètre, la valeur maximale de la pression dans l’enceinte est atteinte en quelques dizaines (APRP) ou quelques centaines (RTV) de secondes après la rupture et peut atteindre environ 5 fois la pression atmosphérique. L’enceinte doit alors présenter une étanchéité spéciﬁée. Après la fermeture des vannes aux traversées de l’enceinte qui est déclenchée automatiquement par signal haute pression [13], le circuit d’aspersion d’eau est mis en route aﬁn de dépressuriser l’enceinte par condensation de la vapeur, ce qui diminue les fuites au travers de l’enceinte : — dans un premier temps, l’eau froide d’aspersion est prélevée dans le réservoir de stockage d’eau de la piscine et injectée en pluie à l’aide de pompes par des rampes d’aspersion situées sous le dôme de l’enceinte ; — à plus long terme, l’eau collectée est reprise dans les puisards aux points bas de l’enceinte, refroidie et renvoyée dans l’enceinte par les rampes d’aspersion. 1.2 Historique de l’enceinte de conﬁnement On se reportera à la référence bibliographique [1]. Dans la ﬁlière graphite-gaz (Saint-Laurent 1-2, Bugey 1), un tel ouvrage n’existait pas, car l’enveloppe du circuit primaire était en béton précontraint, et apportait, de ce fait, une sûreté sufﬁsante. En effet, la résistance à la pression interne est dans ce cas assurée par un très grand nombre de ﬁls d’acier indépendants et la rupture éven- tuelle de l’un d’entre eux n’entraîne pas le risque d’autres ruptures successives et n’a ainsi pas de répercussion sur la sûreté de l’ouvrage. Si l’expérience française des ouvrages en béton (barrages, ponts, structures diverses) est très importante, la réalisation d’enceintes de conﬁnement pour réacteur de puissance est assez récente. Néanmoins, un prototype avait été construit dès 1960 pour la centrale EL 4 des Monts d’Arrée (70 MWe) refroidie au CO2 et modérée à l’eau lourde. Il s’agit d’un bâtiment cylindrique en béton précontraint de 46 m de diamètre, de 56 m de hauteur, de 0,60 m d’épaisseur courante, conçu pour supporter en cas d’accident une pression de 1,6 fois la pression atmosphérique et une température maximale de 80 oC. L’étanchéité du conﬁnement est améliorée par un revêtement intérieur du type peinture d’épaisseur 0,5 mm. La ﬁlière eau lourde n’ayant pas eu de développement en France et la ﬁlière graphite-gaz ne nécessitant pas la présence d’une enceinte de conﬁnement, aucun ouvrage de ce type n’a été construit en France avant l’engagement de la ﬁlière à eau sous pression. L’année 1970 marque un tournant décisif dans le choix du type de réacteur. Après une association avec la Belgique pour le lance- ment de la centrale de Tihange, deux tranches à eau sous pression (REP) de 900 MWe sont commandées à Framatome pour la centrale de Fessenheim. Le réacteur est du type Westinghouse et l’enceinte de conﬁnement est conforme à la centrale de référence américaine (paroi unique et revêtement métallique intérieur). Trente-quatre tranches REP 900 sont ensuite mises en service en France. À partir de Tricastin, ces tranches sont rendues identiques. Le schéma de l’enceinte standard est présenté en ﬁgure 1a. Pour les paliers suivants (1 300 et 1 450 MW), le principe de standardisation est appliqué dès la première réalisation (premier site équipé : Paluel sur la Manche). L’enceinte de conﬁnement est d’un type nouveau et comporte (ﬁgure 1b ) : — une paroi interne en béton précontraint ; — une paroi externe en béton armé. Le maintien en dépression de l’espace compris entre ces deux parois permet de collecter les fuites et de les traiter, en cas d’accident, avant rejet à la cheminée (système EDE). Le revêtement métallique est supprimé. Sigles et déﬁnitions Sigle Déﬁnition APRP accident de perte de réfrigérant primaire BAEL béton armé aux états limites (règles de l’art du béton armé) BPEL béton précontraint aux états limites (règles de l’art du béton précontraint) EDE mise en dépression de l’espace entre les deux parois de l’enceinte EEE espace entre les deux parois de l’enceinte EPR European Pressurised water Reactor RCC-G règles de conception et de construction du génie civil des îlots nucléaires REP REP réacteur à eau pressurisé RFS règles fondamentales de sûreté RTV rupture de tuyauterie vapeur Les unités utilisées dans cet article ne sont pas toutes recon- nues par le Système international (SI). Aussi nous rappelons que : 1 normomètre cube (1 Nm3) correspond à 1 m3 de gaz mesuré dans les conditions normales de pression (1,013 bar) et de température (0 oC) ; 1 MWe correspond à une puissance électrique de 1 MW ; 1 MWth correspond à une puissance thermique de 1 MW. _____________________________________________________________________________________________________________ CONFINEMENT. ENCEINTES Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie nucléaire B 3 290 − 3 2. Divers types d’enceintes On se reportera à la référence bibliographique [2]. 2.1 Enceinte à paroi unique du projet standard 900 MWe (REP 900) Les enceintes de conﬁnement du projet REP 900 sont composées principalement d’un bâtiment cylindrique en béton précontraint de 37 m de diamètre et de 59 m de hauteur. L’épaisseur de la paroi de la jupe cylindrique est de 0,90 m, celle du dôme de 0,80 m. Le radier d’une épaisseur de 3,50 m est en béton armé (ﬁgure 2). Ce bâtiment contient les structures internes en béton armé de supportage des principaux équipements tels que le réacteur, les générateurs de vapeur, les pompes primaires, la piscine de chargement et de déchargement du combustible, etc. Ces matériels sont introduits dans le bâtiment par un oriﬁce de 7,40 m de diamètre disposé au niveau du plancher de service à + 20 m par l’intermédiaire d’un portique de manutention extérieur. À l’intérieur, en console, sur la face interne de l’enceinte, un pont de 3 500 kN permet leur mise en place. L’enceinte comporte environ 250 traversées qui vont du diamètre 1 300 mm pour les tuyauteries vapeur, uploads/Ingenierie_Lourd/ confinement-enceintes-jean-louis-costaz.pdf