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(11) | EP 0 470 893 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Procédé de bouchage d'un tube d'un échangeur de chaleur à tubes droits et utilisation de ce procédé |
| (57) On réalise le découpage du tube (4) à ses extrémités voisine du premier et du second
piquage (14, 15) et on élimine le métal des zones de jonction (16, 16') du tube (4)
à chacun des piquages (14, 15). On réalise le découpage et l'élimination d'au moins
un tronçon du tube (4) voisin de l'un au moins des piquages (14, 15). On introduit
dans chacune des extrémités du tube (4) en place à l'intérieur de l'échangeur de chaleur,
un bouchon (24, 30) de forme tubulaire dont le diamètre est inférieur au diamètre
intérieur du tube (4), de manière que le bouchon présente une extrémité fermée (24a,
30a) à l'intérieur du tube (4) et une extrémité opposée disposée à l'intérieur du
piquage (14, 15) correspondant. On fixe les bouchons (24, 30) en place dans les piquages
(14, 15) et on réalise une soudure continue d'étanchéité entre chacun des bouchons
(24, 30) et le piquage (14, 15) correspondant, le tube (4) présentant une certaine
latitude de déplacement dans la direction longitudinale, par rapport aux bouchons
(24, 30). |
[0001] L'invention concerne un procédé de bouchage d'un tube d'un échangeur de chaleur à tubes droits comportant deux plaques tubulaires sensiblement parallèles et éloignées l'une de l'autre traversées par des ouvertures au niveau desquelles les tubes sont fixés à leurs extrémités.
[0002] L'invention s'applique en particulier dans le cas d'un générateur de vapeur à tubes droits d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides refroidi par un métal liquide tel que le sodium.
[0003] On connaît des générateurs de vapeur de réacteur nucléaire à neutrons rapides refroidi par un métal liquide, qui comportent un faisceau constitué par un ensemble de tubes droits parallèles fixeés à leurs extrémités dans des plaques tubulaires parallèles entre elles et solidaires de l'enveloppe externe du générateur de vapeur. Les plaques tubulaires délimitent à l'intérieur de l'enveloppe du générateur de vapeur trois zones successives qui constituent pour la première une boîte à eau, pour la seconde une zone de circulation du métal liquide caloporteur en contact avec la surface externe des tubes du faisceau et, pour la troisième, un collecteur de vapeur.
[0004] Les plaques tubulaires sont percées sur toute leur épaisseur par des trous au niveau de chacun desquels est fixée l'extrémité d'un tube, par soudage sur un piquage de raccordement de forme tubulaire et disposé en saillie par rapport à la face intérieure de la plaque tubulaire, ce piquage de raccordement étant généralement désigné par le terme "tétine" dans la technique considérée.
[0005] Chacun des tubes du faisceau de l'échangeur de chaleur est fixé à l'une de ses extrémités sur un premier piquage d'une première plaque tubulaire et, à son autre extrémité, sur un second piquage d'une seconde plaque tubulaire, le diamètre intérieur du second piquage et de l'ouverture correspondante de la seconde plaque tubulaire étant sensiblement supérieur au diamètre extérieur du tube qui est raccordé au second piquage par une zone de jonction de forme tronconique.
[0006] Chacun des tubes assure donc la jonction entre la boîte à eau et le collecteur de vapeur, l'eau d'alimentation du générateur de vapeur répartie dans l'ensemble des tubes du faisceau à la sortie de la boîte à eau étant ensuite échauffée et vaporisée à l'intérieur des tubes, par contact thermique avec le métal liquide caloporteur. La vapeur formée dans les tubes est ensuite récupérée dans le collecteur de vapeur.
[0007] Le sodium liquide chaud est généralement amené à la partie supérieure du générateur de vapeur, au voisinage de la plaque tubulaire délimitant le collecteur de vapeur ; le sodium liquide circule ensuite verticalement à l'extérieur des tubes du faisceau.
[0008] Dans le cas où l'un des tubes présente une fissure génératrice d'une fuite, cette fuite doit être détectée très rapidement, de manière qu'on puisse arrêter le fonctionnement du générateur de vapeur et assurer sa vidange, avant que la réaction entre le sodium liquide et l'eau s'écoulant par la fuite atteigne une ampleur telle que le générateur de vapeur peut se trouver détérioré et que cette réaction ne puisse plus être maîtrisée par les dispositifs de sécurité prévus sur le générateur de vapeur et assurant l'amortissement des ondes de pression dans le sodium.
[0009] Une fuite au niveau de l'un des tubes du générateur de vapeur peut être mise en évidence, soit par la détection de l'hydrogène qui se forme par réaction de l'eau sur le sodium, soit par la détection acoustique du bruit de la réaction.
[0010] Après vidange complète du générateur de vapeur, il est nécessaire d'effectuer une réparation sur le tube défectueux présentant une fuite, soit par bouchage, soit par remplacement de ce tube défectueux, afin de permettre la remise en fonctionnement du générateur de vapeur.
[0011] Pour effectuer le bouchage d'un tube défectueux d'un générateur de vapeur, on a proposé différentes techniques, telles que décrites par exemple dans les brevets FR-A-2.524.609 et FR-A-2.560.962.
[0012] Dans le brevet FR-A-2.524.609, on propose de réaliser le bouchage du tube par un déplacement automatique d'un clapet placé à l'intérieur du tube, de manière à réaliser l'obturation de ce tube, sous l'effet de la différence de pression accompagnant l'apparition de la fuite et la réaction consécutive entre le sodium et l'eau. Ce bouchage du tube permet d'éviter que la fuite n'ait des conséquences néfastes, en séparant, de façon sûre et immédiate, l'eau ou la vapeur sous pression du sodium.
[0013] Dans le brevet FR-A-2.560.962, on préconise un bouchage par mise en place d'un manchon flexible, dans une disposition axiale à l'intérieur du tube, ce manchon étant fixé par clavetage mécanique ou par soudage par explosion.
[0014] En réalité, les techniques de bouchage mettant en oeuvre des manchons expansifs, des clapets, ou la fixation d'un organe d'obturation par dudgeonnage, soudure par explosion ou clavetage, ne sont plus retenues dans le cadre des opérations d'entretien ou de réparation des générateurs de vapeur utilisant du sodium liquide comme fluide primaire. Il est en effet nécessaire de garantir, en fonctionnement, une étanchéité absolue entre l'eau et le sodium liquide. Aucune des techniques mentionnées ci-dessus ne permet de garantir une telle étanchéité absolue.
[0015] En effet, le fonctionnement d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides se traduit par de très hautes températures du fluide caloporteur assurant l'échauffement et la vaporisation de l'eau, par des transitoires de température extrêmement rapides et par des chocs thermiques dus à des variations de température qui peuvent être très importantes du métal liquide constituant le fluide caloporteur.
[0016] En outre, la proportion de tubes obturés au cours d'opérations successives de réparation d'un générateur de vapeur ne doit pas dépasser un certain pourcentage de l'ensemble des tubes.
[0018] La technique de bouchage des tubes présente l'inconvénient d'entraîner une perte de puissance du générateur de vapeur et d'introduire une dissymétrie de température dans le faisceau de tubes, si bien que les autres tubes du faisceau subissent des sollicitations thermomécaniques accrues.
[0019] En outre, pour des raisons de sûreté, il n'est pas possible de placer des bouchons sur les parois extérieures des plaques tubulaires d'un générateur de vapeur, c'est-à-dire du côté de la boîte à eau ou du côté du collecteur de vapeur. En effet, dans ce cas, la détection d'hydrogène ou la détection acoustique permettant de déceler l'apparition d'une fuite d'eau ou de vapeur dans le sodium ne peut être réalisée de manière sûre et rapide. Une détection tardive d'une fuite d'eau dans le sodium présente des inconvénients très graves qui ont été mentionnés plus haut.
[0020] On évite d'effectuer des soudures sur les plaques tubulaires qui sont susceptibles d'induire des contraintes de soudure dans ces plaques et de rendre nécessaire un détensionnement des plaques tubulaires après le soudage et la mise en oeuvre de procédures de contrôle difficiles à réaliser.
[0021] Les bouchons d'obturation des tubes doivent donc être placés sur les parois intérieures des plaques tubulaires, c'est-à-dire les parois dirigées vers la zone du générateur de vapeur renfermant le faisceau de tubes. Les plaques tubulaires présentent des épaisseurs qui peuvent être relativement importantes, par exemple de l'ordre de 400 mm, si bien que les bouchons doivent être placés sur des parois situées à des distances importantes des faces extérieures d'accès des plaques tubulaires.
[0022] Dans le cas où l'on effectue le découpage et l'extraction du tube défectueux avant de réaliser le bouchage des orifices correspondants des plaques tubulaires, on modifie le comportement thermohydraulique du générateur de vapeur, dans la mesure où l'extraction du tube défectueux modifie la circulation du fluide de refroidissement dans le canal hydraulique situé entre les tubes adjacents au tube défectueux.
[0023] Dans le cas où l'on effectue le bouchage sans extraire le tube défectueux du générateur de vapeur, ce tube est susceptible de se dilater et de se déformer par flambage, pendant le fonctionnement du réacteur nucléaire. Le tube défectueux peut venir en contact avec les tubes adjacents et entraîner des détériorations de ces tubes, par frottement sous l'effet des vibrations engendrées par l'écoulement du fluide caloporteur.
[0024] Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de bouchage d'un tube d'un échangeur de chaleur à tubes droits comportant deux plaques sensiblement parallèles et éloignées l'une de l'autre traversées par des ouvertures au niveau desquelles les tubes sont fixés à leurs extrémités par soudage sur des piquages de raccordement, chacun des tubes du faisceau de l'échangeur de chaleur étant fixé, à l'une de ses extrémités, sur un premier piquage d'une première plaque tubulaire et, à son autre extrémité, sur un second piquage d'une seconde plaque tubulaire, ce procédé permettant de réaliser un bouchage efficace et fiable, par l'extérieur du générateur de vapeur et de remédier aux inconvénients des procédés selon l'art antérieur.
[0025] Dans ce but :
- on réalise le découpage du tube à ses extrémités voisines du premier et du second piquages et on élimine le métal des zones de jonction du tube à chacun des piquages, par l'intérieur du tube et à travers l'une ou l'autre des plaques tubulaires,
- on réalise le découpage et l'élimination d'au moins un tronçon du tube voisin de l'un au moins des piquages,
- on introduit, dans chacune des extrémités du tube en place à l'intérieur de l'échangeur de chaleur, un bouchon de forme tubulaire dont le diamètre est inférieur au diamètre intérieur du tube, de manière que le bouchon présente une extrémité fermée à l'intérieur du tube et une extrémité opposée disposée à l'intérieur du piquage correspondant,
- on fixe les bouchons en place dans les piquages et on réalise une soudure continue d'étanchéité entre chacun des bouchons et le piquage correspondant, à l'intérieur de chacun des piquages, les tubes présentant une certaine latitude de déplacement dans la direction longitudinale, par rapport aux bouchons.
[0026] Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux figures jointes en annexe, plusieurs modes de réalisation du procédé de bouchage suivant l'invention appliqué à un tube de générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides refroidi par du sodium liquide.
[0027] La figure 1 est une vue en élévation et en coupe partielle d'un générateur de vapeur à tubes droits d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides.
[0028] La figure 2 est une vue en coupe d'un tube de générateur de vapeur montrant en particulier les extrémités du tube reliées à la première plaque tubulaire du côté du collecteur de vapeur et à la seconde plaque tubulaire du côté de la boîte à eau du générateur de vapeur, respectivement.
[0029] Les figures 3A, 3B, 3C et 3D sont des vues en coupe montrant différentes étapes successives de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention et suivant un premier mode de réalisation.
[0030] Les figures 4A, 4B, 4C et 4D sont des vues en coupe montrant différentes phases successives de la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention et suivant un second mode de réalisation.
[0031] La figure 5 est une vue en coupe à grande échelle d'un bouchon mis en place par le procédé suivant l'invention à l'extrémité supérieure d'un tube, du côté du collecteur de vapeur.
[0032] La figure 6 est une vue en coupe à grande échelle d'un bouchon mis en place à l'extrémité inférieure d'un tube du générateur de vapeur, du côté de la boîte à eau.
[0033] La figure 7 est une vue en coupe transversale de différents tubes du faisceau d'un générateur de vapeur, pendant une opération de contrôle des soudures de bouchon mis en place à l'intérieur d'un tube défectueux.
[0034] Sur la figure 1, on voit un générateur de vapeur à tubes droits comportant une enveloppe externe 1 et deux plaques tubulaires 2 et 3 fixées sur l'enveloppe à ses extrémités respectivement supérieure et inférieure. Les plaques tubulaires 2 et 3 sont percées de trous sur toute leur épaisseur et des tubes 4 droits et parallèles sont disposés entre les deux plaques 2 et 3 dans le prolongement des trous traversant ces plaques. La plaque inférieure 3 délimite avec une enveloppe hémisphérique 5 une boîte à eau 6 communiquant avec les extrémités d'entrée des tubes 4. La plaque 2 délimite avec une enveloppe hémisphérique 7 un collecteur de vapeur 8 en communication avec les extrémités de sortie des tubes 4. Entre la boîte à eau 6 et le collecteur de vapeur 8, l'enveloppe externe 1 du générateur de vapeur délimite une zone dans laquelle circule du métal liquide caloporteur tel que du sodium liquide pénétrant dans l'enveloppe 1 par une conduite 10 et sortant de cette enveloppe par une conduite 11.
[0035] De l'eau est introduite dans la boîte à eau 6 qui en assure la répartition dans les tubes 4 du faisceau. Cette eau circule dans les tubes de bas en haut, s'échauffe et se vaporise sous l'effet de la chaleur cédée par le métal liquide caloporteur. La vapeur formée est récupérée dans le collecteur 8.
[0036] Sur la figure 2, on voit les extrémités d'un tube 4 du faisceau, au niveau des zones de jonction avec la plaque tubulaire supérieure 2 et avec la plaque tubulaire inférieure 3, respectivement. La jonction est assurée par l'intermédiaire de piquages 14 et 15 des plaques 2 et 3 respectivement, en saillie par rapport aux faces intérieures 2a et 3a de ces plaques tubulaires. Les piquages 14 et 15 des plaques tubulaires 2 et 3 de forme tubulaire, appelés "tétines", sont disposés de façon à entourer l'extrémité de sortie d'une ouverture 12 ou 13 de la plaque tubulaire correspondante 2 ou 3 sur les faces 2a et 3a.
[0037] Le diamètre du trou 13 traversant la plaque 3 et le diamètre intérieur de l'alésage de la tétine 15 sont légèrement supérieurs au diamètre extérieur du tube 4 dont la mise en place dans le faisceau peut être effectuée au travers de la plaque tubulaire 3, avant la mise en place de l'enveloppe 5 de la boîte à eau 6. L'extrémité supérieure 4a du tube 4 est fixée sur l'extrémité de la tétine 14, par soudage bout à bout, la jonction étant assurée par une soudure de forme annulaire 16.
[0038] La partie inférieure du tube 4 est raccordée à la tétine 15, par l'intermédiaire d'une zone de jonction par soudure 16' de forme sensiblement tronconique réalisée par fusion de l'extrémité du tube 4 engagée sur une longueur faible à l'intérieur de la tétine 15 et de l'extrémité de la tétine 15.
[0039] Sur les figures 3A, 3B, 3C et 3D, on a représenté un tube 4 présentant une fissure génératrice de fuite dont on effectue le bouchage par le procédé suivant l'invention.
[0040] Les éléments correspondants sur les figures 2 d'une part et 3A, 3B, 3C et 3D d'autre part portent les mêmes repères.
[0041] Le bouchage du tube 4 est effectué sur le générateur de vapeur, après vidange du sodium liquide, de la vapeur et de l'eau, refroidissement du générateur de vapeur et démontage des parois externes 5 et 7 de la boîte à eau 6 et du collecteur de vapeur 8, respectivement.
[0042] De cette manière, la face extérieure des plaques tubulaires 2 et 3 est accessible, ce qui permet d'introduire dans le tube à démonter, par les ouvertures de traversée des plaques 2 et 3, les outillages nécessaires pour effectuer la coupe et/ou l'usinage du tube 4 dont on effectue le bouchage ainsi que l'introduction, la mise en place et le soudage des bouchons.
[0043] Dans un premier temps, comme il est visible sur la figure 3A, on effectue la coupe d'un tronçon 20 du tube 4 situé à sa partie inférieure, au voisinage de la tétine 15 en saillie par rapport à la face intérieure 3a de la plaque tubulaire 3.
[0044] La coupe du tronçon 20 est réalisée par l'intérieur du tube 4, en utilisant un dispositif de type connu, tel que décrit dans la demande de brevet FR-A-2.613.961 déposée le 17 avril 1987. Le dispositif de découpage comporte une fraise fixée à l'extrémité d'un axe permettant sa mise en rotation et son introduction à l'intérieur du tube, depuis la face extérieure de la plaque 3, pour sa mise en place au niveau des zones à découper depuis l'intérieur du tube. L'axe de la fraise permet de déplacer celle-ci dans la direction radiale, de manière à assurer la pénétration de la fraise dans le métal, pendant l'usinage.
[0045] Le découpage du tronçon 20 du tube est effectué en réalisant deux coupes transversales 21 et 22. La coupe 21 est réalisée dans la zone 16' de jonction du tube 4 avec la tétine 15 en saillie par rapport à la face 3a de la plaque tubulaire 3. La coupe 21 réalisée par fraisage permet d'éliminer le métal de la partie de jonction 16', de forme tronconique, du tube 4 avec la tétine 15 de la plaque tubulaire 3. Le métal de la zone de jonction 16' est éliminé sous forme de limailles, de copeaux ou de particules découpées qui sont extraits du générateur de vapeur par l'ouverture 13 de la plaque tubulaire 3.
[0046] La coupe 22 est réalisée dans une zone du tube 4 située dans sa partie inférieure et au-dessus de la première plaque-entretoise 23 de maintien des tubes du faisceau.
[0047] Lorsque les coupes 21 et 22 sont réalisées, le tronçon de tube 20 est extrait par l'ouverture 13 de la plaque tubulaire 3.
[0048] Comme il est visible sur la figure 3B, on introduit par l'ouverture 13 de la plaque tubulaire 3, un bouchon inférieur 24 de forme tubulaire ayant une extrémité 24a fermée par un fond étanche, de manière que l'extrémité 24a du bouchon 24 soit introduite dans l'extrémité inférieure du tube 4 dont on a réalisé la coupe précédemment.
[0049] Comme il est visible sur les figures 3B, 3C et 3D et sur la figure 6, le bouchon 24 comporte un corps tubulaire dont le diamètre qui est sensiblement identique au diamètre du tube 4 est inférieur à la dimension de l'alésage du piquage 15 et de l'ouverture 13 de la plaque 3.
[0050] La partie d'extrémité 24a du bouchon 24 présente un diamètre très légèrement inférieur au diamètre du tube 4, de manière que l'extrémité 24a du bouchon puisse être engagée librement à l'intérieur du tube.
[0051] L'extrémité du bouchon 24 opposée à son extrémité 24a engagée dans le tube se trouve disposée au niveau de l'extrémité de la tétine 15 sur laquelle on effectue, par l'intérieur de l'ouverture 13 de la plaque tubulaire, la fixation du bouchon 24 par des points de soudure.
[0053] On réalise, depuis l'extérieur de la plaque tubulaire 2, en engageant un outil de coupe comportant une fraise tel que décrit plus haut, dans l'ouverture 12, une coupe de l'extrémité du tube 4, au niveau de la zone de jonction 16 de ce tube avec la tétine 14 de la plaque tubulaire 2. L'usinage du tube et de l'extrémité de la tétine 14 est effectué de manière à éliminer sous forme de limailles ou de copeaux, la totalité du métal de la zone de jonction 16. Les limailles, copeaux ou particules de métal formés lors de l'usinage sont récupérés, de manière à éviter de polluer l'intérieur du générateur de vapeur.
[0054] On poursuit l'usinage du tube 4, en déplaçant la fraise dans le sens de la flèche 26, de manière à éliminer un tronçon de tube 25, sous forme de limailles ou de copeaux de fraisage qui sont récupérés à l'extérieur du générateur de vapeur.
[0055] Le tube 4 qui est maintenu dans le générateur de vapeur par sa partie inférieure, grâce au bouchon 24, présente, après usinage, une extrémité supérieure libre 27.
[0056] Comme il est visible sur la figure 3C, on engage ensuite un bouchon 30 de forme tubulaire ayant un diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube 4, et une partie d'extrémité 30a fermée par un fond étanche, à l'intérieur de l'ouverture 12 de la plaque tubulaire 2, de façon à introduire l'extrémité fermée 30a du tube 30 dans l'extrémité supérieure 27 du tube 4.
[0057] L'extrémité du bouchon 30 opposée à l'extrémité fermée 30a est placée au niveau de la partie d'extrémité de la tétine 14 de la plaque tubulaire 2. Le bouchon 30 est fixé en place, à l'intérieur de la tétine 14, par des points de soudure.
[0058] On réalise ensuite une soudure continue et étanche 28 entre l'extrémité du bouchon 24 et l'extrémité de la tétine 15, la zone de soudure 28 ayant une forme sensiblement tronconique.
[0059] Comme il est visible sur la figure 3D, la fixation du bouchon supérieur 30 est ensuite complété par une soudure annulaire continue et étanche 29 assurant la jonction entre le bouchon 30 et l'extrémité de la tétine 15.
[0060] On a ainsi effectué le bouchage étanche du tube défectueux 4, l'espace intérieur du tube 4 et le volume intérieur du générateur de vapeur étant isolés de manière totalement étanche par rapport à la boîte à eau et par rapport au collecteur de vapeur, grâce aux bouchons 24 et 30 rapportés sur la partie interne des plaques tubulaires 3 et 2 respectivement.
[0061] De plus, le tube défectueux 4 est maintenu en place, ce qui permet d'éviter de modifier le régime thermohydraulique du générateur de vapeur au voisinage du tube défectueux 4.
[0062] En outre, les bouchons 24 et 30 sont engagés par leur partie d'extrémité 24b et 30a, de manière totalement libre, à l'intérieur des extrémités du tube 4.
[0063] Du fait que les bouchons 24 et 30 ne sont pas reliés aux extrémités du tube 4, ces extrémités sont susceptibles de coulisser sur les parties d'extrémité 30a et 24a de ces bouchons, dans la direction longitudinale, par exemple lorsque le tube 4 subit des dilatations ou des rétractions d'origine thermique, dans le générateur en fonctionnement.
[0064] On évite ainsi tout flambage du tube 4 défectueux maintenu après bouchage dans le générateur de vapeur.
[0065] On va maintenant décrire, en se référant aux figures 4A, 4B, 4C et 4D, un second mode de mise en oeuvre du procédé de bouchage suivant l'invention.
[0066] Les éléments correspondants sur les éléments 3A, 3B, 3C, 3D d'une part et 4A, 4B, 4C, 4D d'autre part portent les mêmes repères.
[0067] La première phase de la mise en oeuvre du procédé selon le second mode de réalisation permet d'effectuer le découpage d'un tronçon 20' du tube 4, dans sa partie inférieure, d'une façon identique au découpage du tronçon 20, lors de la première phase du premier mode de réalisation du procédé de bouchage suivant l'invention.
[0068] Le découpage du tronçon 20' est réalisé par fraisage de la zone de jonction 16' et de la paroi du tube 4, suivant des zones de coupe respectivement 21' et 22'.
[0069] Le métal de la zone de jonction 16' est éliminé comme décrit dans le cas du premier mode de réalisation et une coupe supplémentaire du tube est réalisé dans la zone de coupe 22'.
[0070] La zone de coupe 22' est située à une distance plus grande de la surface intérieure 3a de la plaque tubulaire 3 que la zone de coupe 22 mise en oeuvre dans le premier mode de réalisation du procédé, c'est-à-dire dans une disposition située vers l'intérieur du générateur de vapeur, par rapport à la zone 22.
[0071] Comme il est visible sur la figure 4B, dans une seconde phase, on réalise, par l'intérieur du tube, la coupe et l'élimination par usinage de la zone 16 de jonction du tube 4 à la tétine 14 de la plaque tubulaire 2, la partie inférieure du tube qui a été découpée précédemment étant maintenue par un outil engagé et serré à l'intérieur du tube 4.
[0072] Après avoir réalisé la coupe du tube par usinage de la zone de jonction 16, on déplace le tube 4 vers le bas, comme représenté par la flèche 31, en utilisant l'outil engagé dans la partie inférieure du tube 4.
[0073] Comme représenté sur la figure 4C, le tube 4 est déplacé vers le bas, de façon que son extrémité supérieure 27 se trouve à une distance de l'extrémité de la tétine 14 correspondant sensiblement à la longueur du tronçon de tube 25 éliminé par usinage, dans le cas du premier mode de réalisation.
[0074] On engage un bouchon tubulaire 30, fermé à l'une de ses extrémités 30a, à l'intérieur de l'ouverture 12, de manière que l'extrémité 30a du bouchon 30 se trouve engagée librement dans la partie d'extrémité supérieure du tube 4 et que l'extrémité du bouchon 30 opposée à son extrémité 30a se trouve en coïncidence avec la partie d'extrémité de la tétine 14.
[0076] Le tube 4 est alors maintenu en place à l'intérieur du générateur de vapeur par le bouchon supérieur 30 et par l'outil engagé dans sa partie inférieure qui peut être constitué par un ensemble de centrage et de guidage du dispositif de coupe.
[0077] On effectue alors une coupe à longueur de la partie inférieure du tube, suivant la ligne de coupe désignée par la flèche 30 sur la figure 4C.
[0078] Comme il est visible sur la figure 4D, on introduit, dans la partie inférieure du tube 4, un bouchon 24 analogue au bouchon inférieur décrit dans le premier mode de réalisation et représenté sur la figure 6.
[0079] Le bouchon 24 comporte une partie d'extrémité 24a qui est engagée librement dans l'extrémité du tube 4 qui a été précédemment recoupée à la longueur voulue. Le bouchon 24 est fixé en place par des points de soudure, puis une soudure annulaire continue et étanche 28 est réalisée à l'extrémité du bouchon 24 opposée à son extrémité 24a engagée dans le tube 4.
[0080] La soudure 28 est réalisée sur la partie d'extrémité du bouchon 24 placée en coïncidence avec l'extrémité de la tétine 15.
[0081] Dans la phase finale, les bouchons 24 et 30 sont fixés sur les tétines 15 et 14 et engagés dans les extrémités du tube 4, ce qui permet d'obtenir les mêmes avantages, en ce qui concerne l'efficacité du bouchage et les possibilités de dilatation longitudinale du tube, que dans le cas du premier mode de réalisation.
[0082] Sur les figures 5 et 6, on a représenté à plus grande échelle les bouchons 30 et 24 d'obturation des ouvertures 12 et 13 des plaques tubulaires 2 et 3 respectivement, les bouchons 30 et 24 comportant des extrémités respectives 30a et 24a engagées librement à l'intérieur des extrémités du tube défectueux 4.
[0083] L'étanchéité des zones de jonction soudées 29 et 28 qui permet d'éviter toute fuite de vapeur ou d'eau à l'intérieur du générateur de vapeur dans lequel circule le sodium liquide constituant le fluide caloporteur du générateur de vapeur est assurée, dans la mesure où les zones soudées ne présentent pas de défaut.
[0084] Lorsque les bouchons 24 et 30 ont été fixés par soudure sur les tétines 15 et 14 du générateur de vapeur, il est nécessaire d'effectuer un contrôle sur chacune des soudures 28 et 29. Ce contrôle peut être effectué, soit par ultrasons, soit par radiographie.
[0085] Sur la figure 7, on a représenté un bouchon tubulaire 35 qui peut être constitué soit par un bouchon inférieur tel que le bouchon 24 représenté sur la figure 6, soit par un bouchon supérieur tel que le bouchon 30 représenté sur la figure 5, le bouchon 35 étant associé à la partie inférieure ou à la partie supérieure d'un tube défectueux 4 dont on a assuré le bouchage. On a également représenté sur la figure 7, les huit tubes 36 du faisceau du générateur de vapeur entourant le tube défectueux dont on a réalisé le bouchage. Les sections transversales des tubes 36 du faisceau du générateur de vapeur sont disposées suivant un réseau à mailles carrées où chacun des tubes est entouré par huit tubes dans des dispositions voisines. Dans le cas où le contrôle de la soudure de jonction du bouchon 35 doit être réalisée par radiographie, on introduit un film 37 sensible aux rayons X, à l'intérieur du bouchon 35, au niveau de la soudure de raccordement de ce bouchon à la tétine correspondante du générateur de vapeur.
[0086] On dispose dans chacun des huit tubes 36 une source de rayonnement 38, de manière à réaliser la radiographie de la soudure et des zones du bouchon et de la tétine voisine de la zone soudée, par transmission des rayonnements produits par les sources 38 à travers la soudure ou la paroi du bouchon 35 ou de la tétine correspondante et par impression du film sensible 37.
[0087] Le film 37 est ensuite extrait du bouchon 35, développé et analysé pour déterminer la qualité de la soudure réalisée. On peut ainsi garantir la qualité des soudures d'étanchéité des bouchons d'obturation du tube défectueux.
[0088] Le procédé suivant l'invention permet de réaliser, de manière simple, un bouchage extrêmement efficace et extrêmement fiable d'un tube défectueux, tout en maintenant en place le tube à l'intérieur du générateur de vapeur.
[0089] On évite ainsi de modifier le fonctionnement thermohydraulique du générateur de vapeur, au voisinage du tube défectueux.
[0090] De plus, le tube maintenu en place dans le générateur de vapeur peut se dilater et se rétracter librement par déplacement dans la direction axiale par rapport au bouchon.
[0091] Le procédé suivant l'invention ne se limite pas aux modes de mise en oeuvre qui ont été décrits.
[0092] On peut envisager des séquences de réalisation des différentes opérations de coupe et de fixation des bouchons différentes de celles qui ont été décrites.
[0093] On peut réaliser le découpage et l'usinage permettant d'éliminer les zones de soudure et une partie du tube, d'une manière différente de celle qui a été décrite et en utilisant un outil différent d'une fraise.
[0094] Pendant les opérations de remplacement du tube, l'espace intérieur de l'échangeur de chaleur disposé autour des tubes du faisceau peut être rempli par un gaz protecteur de nature quelconque, tel qu'un gaz inerte ou un gaz neutre, permettant en particulier de protéger les zones de soudage sur leur côté externe.
[0095] Dans le cas d'un générateur de vapeur dont le fluide primaire est constitué par un métal liquide réactif tel que le sodium liquide, le remplissage de la partie centrale du générateur de vapeur renfermant le sodium liquide pendant le fonctionnement normal du réacteur, par un gaz inerte après vidange du sodium liquide, permet d'éviter tout risque de mise en contact d'un gaz oxydant avec les dépôts de sodium pouvant subsister dans la partie centrale du générateur de vapeur.
1.- Procédé de bouchage d'un tube (4) d'un échangeur de chaleur à tubes droits comportant
deux plaques tubulaires (2, 3) sensiblement parallèles et éloignées l'une de l'autre,
traversées par des ouvertures (12, 13) au niveau desquelles les tubes (4) sont fixés
à leurs extrémités par soudage sur des piquages de raccordement (14, 15), chacun des
tubes du faisceau de l'échangeur de chaleur étant fixé à l'une de ses extrémités sur
un premier piquage (14) d'une première plaque tubulaire (2) et à son autre extrémité,
sur un second piquage (15) d'une seconde plaque tubulaire (13), caractérisé par le
fait :
- qu'on réalise le découpage du tube (4) à ses extrémités voisines du premier et du second piquages (14, 15) et qu'on élimine le métal des zones de jonction (16, 16') du tube (4) à chacun des piquages (14, 15), par l'intérieur du tube (4) et à travers l'une ou l'autre des plaques tubulaires (2, 3),
- qu'on réalise le découpage et l'élimination d'au moins un tronçon (20, 25) du tube (4) voisin de l'un au moins des piquages (14, 15),
- qu'on introduit, dans chacune des extrémités du tube (4) en place à l'intérieur de l'échangeur de chaleur, un bouchon (24, 30) de forme tubulaire dont le diamètre est inférieur au diamètre intérieur du tube (4), de manière que le bouchon présente une extrémité fermée (24a, 30a) à l'intérieur du tube (4) et une extrémité opposée disposée à l'intérieur du piquage (14, 15) correspondant,
- qu'on fixe les bouchons (24, 30) en place dans les piquages (14, 15) et qu'on réalise une soudure continue d'étanchéité entre chacun des bouchons (24, 30) et le piquage (14, 15) correspondant, à l'intérieur de chacun des piquages (14, 15), les tubes (4) présentant une certaine latitude de déplacement dans la direction longitudinale, par rapport aux bouchons (24, 30).
2.- Procédé suivant la revendication 1, dans le cas où le diamètre intérieur de l'un
au moins des piquages ou second piquage (15) et de l'ouverture correspondante de la
seconde plaque tubulaire (3) est sensiblement supérieur au diamètre extérieur du tube
(4) qui est raccordé au second piquage (15), par une zone de jonction (16') de forme
sensiblement tronconique, caractérisé par le fait :
- qu'on réalise le découpage et l'extraction d'un tronçon (20) du tube voisin du second piquage (15),
- qu'on introduit par l'ouverture (13) de la seconde plaque tubulaire (3) débouchant dans le second piquage (15) un bouchon (24), de manière à introduire l'extrémité fermée (24a) du bouchon (24) dans l'extrémité du tube tronçonné voisine du second piquage (15) et qu'on fixe par des points de soudure le bouchon (24) dans le second piquage (15),
- qu'on réalise le découpage du tube (4) dans sa zone de jonction (16) au premier piquage (14) et qu'on élimine le matériau du tube dans la zone de jonction (16) et suivant un tronçon (25) du tube disposé dans le prolongement de la zone de jonction (16),
- qu'on introduit un bouchon (30) de forme tubulaire par l'ouverture (12) de la première plaque tubulaire (2), de manière qu'une extrémité fermée (30a) du bouchon (30) soit engagée à l'intérieur de l'extrémité libre (27) du tube (4) restant en place dans le générateur de vapeur après l'élimination du tronçon (25) et qu'on fixe par des points de soudure, le bouchon (30) à l'intérieur du premier piquage (14),
- et qu'on réalise des soudures annulaires continues et étanches, à l'intérieur des piquages (14, 15) assurant la jonction du bouchon (24, 30) avec le piquage correspondant (15, 14).
3.- Procédé suivant la revendication 1, dans le cas où le diamètre intérieur de l'un
au moins des piquages, ou second piquage (15) et de l'ouverture correspondante (13)
de la seconde plaque tubulaire (3) est sensiblement supérieur au diamètre extérieur
du tube (4) qui est raccordé au second piquage (15), par une zone de jonction (16')
de forme sensiblement tronconique, caractérisé par le fait :
- qu'on réalise le découpage et l'extraction d'un tronçon (20') du tube (4) voisin du second piquage (15), par l'intérieur du tube (4) et à travers la seconde plaque tubulaire (3),
- qu'on réalise le découpage du tube (4) au voisinage du premier piquage (14) de la première plaque tubulaire (2) et l'élimination de la zone de jonction (16) entre le premier piquage (14) et l'extrémité du tube (4),
- qu'on déplace dans la direction axiale le tube (4) à l'intérieur du générateur de vapeur, en direction du second piquage (15) de la seconde plaque tubulaire (3),
- qu'on introduit un bouchon (30) de forme tubulaire par l'ouverture (12) de la première plaque tubulaire (2), de manière qu'une extrémité fermée (30a) du bouchon (30) soit introduite dans l'extrémité (27) du tube (4) voisine du premier piquage (14) dont a effectué précédemment le découpage et le déplacement et qu'on fixe le bouchon (30) à l'intérieur du piquage (14) par des points de soudure,
- qu'on réalise une coupe à longueur de l'extrémité du tube (4) voisine du second piquage (15),
- qu'on introduit, par l'ouverture (13) de la seconde plaque tubulaire (3), un bouchon de forme tubulaire, de manière qu'une extrémité fermée (24a) du bouchon (24) soit introduite librement dans la seconde extrémité du tube dont on a effectué la coupe à longueur et qu'on fixe le bouchon (24) à l'intérieur du second piquage (15) par des points de soudure,
- et qu'on réalise des soudures annulaires continues et étanches à l'intérieur des premier et second piquages (14, 15), assurant la jonction des bouchons (24, 30) avec les piquages correspondants (15, 14).
4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le
fait qu'on établit, autour du tube (4), une atmosphère de gaz neutre, pendant toutes
les opérations de bouchage du tube (4), par des bouchons (24, 30).
5.- Procédé suivant la revendication (4), dans le cas d'un échangeur de chaleur comportant
un faisceau de tubes (4) entourés par une enveloppe (1) fixée aux plaques tubulaires
(2, 3), caractérisé par le fait que l'enveloppe (1) de l'échangeur de chaleur est
remplie de gaz neutre pendant les opérations de remplacement d'un tube (4) du faisceau.
6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait,
qu'après avoir réalisé les soudures continues (28, 29) entre les bouchons (24, 30)
et les piquages correspondants (15, 14), on effectue le contrôle radiographique des
soudures (28, 29) de chacun des bouchons (24, 30), en introduisant un film (37) à
l'intérieur du bouchon (24, 30), au niveau de la soudure (28, 29) et des sources de
rayons X (36) dans des tubes (4) du faisceau du générateur de vapeur disposées de
manière adjacente aux tubes (4) dont on a effectué le bouchage.
7.- Utilisation d'un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, pour
le bouchage d'un tube (4) de générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à neutrons
rapides refroidi par du sodium liquide.