Conceptions des Ouvrages a Risques Particuliers
Short Description
Tópicos de dimensionamento de estruturas nucleares...
Description
CONCEPTION DES OUVRAGES A RISQUES PARTICULIERS L’EPR DE FLAMANVILLE 3
PIERRE-ALAIN NAZÉ Directeur Général Adjoint de GDS
Tel: 0673686488
EPR FLAMANVILLE 3 GENIE CIVIL NUCLÉAIRE
SOMMAIRE Rappel des enjeux stratégiques et économiques des outils de production électrique
Introduction: contexte de constructions de centrales nucléaires
Cas particulier de l’EPR de Flamanville 3
Organisation industrielle du projet EPR de Flamanville 3
Organisation générale du projet
Organisation pour la conception et la réalisation du Génie-Civil
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Introduction à la sûreté des centrales nucléaires
Application au réacteur EPR
La sûreté et le Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3
Éléments de conception du Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3
Introduction à la doctrine du Génie-Civil nucléaire
Cas d’études particuliers: séisme, chute d’avion, retrait…
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Éléments de la réalisation du Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3 3
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING NUCLEAR POWER IN THE WORLD TODAY
4
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING NUCLEAR POWER IN THE WORLD TODAY
5
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING NUCLEAR POWER IN THE WORLD TODAY
6
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING NUCLEAR POWER IN THE WORLD TODAY
7
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING NUCLEAR POWER IN THE WORLD TODAY
8
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING NUCLEAR POWER IN THE WORLD TODAY
9
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING NUCLEAR POWER IN THE WORLD TODAY AND BEYOND…
10
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING NUCLEAR POWER IN THE WORLD TODAY AND BEYOND…
11
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING NUCLEAR POWER IN THE WORLD TODAY AND BEYOND…
12
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING WHICH STRATEGY FOR FRANCE ? DISMANTLING OF THE PRODUCTION CAPACITY IN EUROPE 450
400
GW operating
350
300
Other Oil Gas
250
Coal 200
150
Lignite
100
50
Nuclear
0
2010 2020 2030 2040 Un parc vieillissant dont le durcissement des contraintes environnementales accélère le déclassement. 13
Plus de 100 GW à remplacer entre 2010 et 2020.
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING WHICH STRATEGY FOR FRANCE ?
9
14
10
11
12 13 14
15
16 17
18 19
20
21 22 23
24
25 26
27
28 29 30 31
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING Capacité de production d’EDF en France Puissance installée (98 GW) Hydraulique 20 GW 20%
64% Nucléaire 63 GW
15
Thermique 14 GW
Production en 2007 (482 TWh) Hydraulique 42 TWh
Thermique 22 TWh
9% 4%
15%
87% Nucléaire 418 TWh
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING Future Reactors
WHICH STRATEGY FOR FRANCE ?
First Reactors
1960
Advanced Reactors
Current Reactors
1980
2000
2020
2040
2060
2080
Génération1 UNGG Chooz A
Génération2 REP 900, 1300, N4
Génération3 EPR, AP1000,…
Génération4 16
?
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING Quelle stratégie pour le renouvellement du parc nucléaire français ?
70000
5000MW/ an
?
60000 50000 40000 30000
Parc Actuel durée de vie 40 ans
?
20000 10000
?
19 75 19 80 19 85 19 90 19 95 20 00 20 05 20 10 20 15 20 20 20 25 20 30 20 35 20 40 20 45 20 50 20 55 20 60
0
17
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING Renouvellement à 50 GWe En génération 4 étalé sur 20 ans (2040 – 2060) 80000 70000 60000 50000 Prolongation Prolongation au au delà delà 40 40 ans ans
40000 Parc actuel Durée de vie 40 ans
30000 20000
Génération Génération 44
10000 0 1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
Durée de vie moyenne du Parc = 62 ans 18
2050
2055
2060
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING Renouvellement à 50 Gwe En génération 3 et 4 étalé sur 30 ans (2020-2050) 80000 70000 60000 50000 Prolongation Prolongation au au delà delà 40 40 ans ans
40000 Parc Parc Actuel Actuel durée de vie durée de vie 40 40 ans ans
30000
Génération Génération 44
Génération Génération 3+ 3+
20000 10000 0 1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
Durée de vie moyenne du Parc: ≅ 50 ans 19
2045
2050
2055
2060
INTRODUCTION TO NUCLEAR CIVIL ENGINEERING WHICH STRATEGY FOR FRANCE ? AVERAGE AGE = 20 YEARS Gravelines
EPR (2004) Flamanville
EPR (2008)
Chooz
Penly Paluel
Cattenom Nogent Seine St Laurent
Fessenheim
Dampierre Belleville
Chinon Civaux
Bugey St Alban
Blayais
Cruas
Golfech
20
900 MW
1,300 MW
Tricastin
1,500 MW
SOMMAIRE Rappel des enjeux stratégiques et économiques des outils de production électrique
Introduction: contexte de constructions de centrales nucléaires
Cas particulier de l’EPR de Flamanville 3: Histoire et Réalisations
Organisation industrielle du projet EPR de Flamanville 3
Organisation générale du projet
Organisation pour la conception et la réalisation du Génie-Civil
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Introduction à la sûreté des centrales nucléaires
Application au réacteur EPR
La sûreté et le Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3
Éléments de conception du Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3
Introduction à la doctrine du Génie-Civil nucléaire
Cas d’études particuliers: séisme, chute d’avion, retrait…
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Éléments de la réalisation du Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3 21
EPR: son histoire •
1989 Création de NPI (filiale FRAMATOME / SIEMENS KWU)
•
1991 Accord EDF / Électriciens allemands: « idée » d’EPR
•
1993 Recommandations communes par les AS française et allemandes pour les nouveaux réacteurs
•
1995 Engagement de l’Avant-Projet Détaillé "Basic Design"
•
1999 Fin de l'Avant-Projet Détaillé de l‘Îlot Nucléaire
•
2000 Revue du "Basic Design Report" par l’AS française et émission des conclusions sous la forme de « Technical Guidelines »
•
2002 Décision finlandaise pour construire un 5ème réacteur
•
2003 EPR Choisi par TVO, l’électricien finlandais
•
2004 Loi sur l’énergie en France
Décision française de construire un EPR à Flamanville 22
EPR: son histoire
Sûreté accrue
Compétitivité
REX Français du N4
REX allemand du KONVOI
Principe de conception évolutionnaire
Retour d’expérience
23
EPR: son histoire Fruit d’un processus d’harmonisation partant de choix très différents
KONVOI KONVOI ••Enceinte Enceintemétallique métalliquesphérique sphérique ••Avion Avionmilitaire militairePhantom Phantom ••Piscine combustible Piscine combustibleusé usédans dansleleBR BR ••Systèmes de sauvegarde: Systèmes de sauvegarde: - -44trains trains50% 50%indépendants indépendants - -pas d’aspersion pas d’aspersionenceinte enceinte ••RRA hors enceinte RRA hors enceinte ••Instrumentation Instrumentationin-core in-coreen entête tête ••Salle de commande avec panneaux Salle de commande avec panneaux dédiés dédiés ••Haut Hautniveau niveaud’automatisation d’automatisation ••Coeur: Coeur:193 193ass. ass.18x18 18x18 ••Coût Coûtélevé élevé ••Très Trèsbonne bonnedisponibilité disponibilité
N4 N4 • •Enceinte Enceintecylindrique cylindriqueen enbéton béton
précontraint précontraint ••Aviation Aviationgénérale: générale:Cessna, Cessna,Lear Learjet jet ••Bâtiment combustible séparé Bâtiment combustible séparé ••Systèmes Systèmesde desauvegarde sauvegarde: : - -22trains trains100% 100%avec avecliaisons liaisons - -aspersion enceinte aspersion enceinte ••RRA intérieur RRA intérieurenceinte enceinte ••Instrumentation Instrumentationin-core in-coreen enfond fondde decuve cuve ••Salle Sallede decommande commandeinformatisée informatisée ••Priorité Prioritéààl’opérateur l’opérateur ••Coeur: Coeur:205 205ass. ass.17x17 17x17 ••Coût Coûtcontenu contenu ••Disponibilité Disponibilitémoyenne moyenne
EPR: son histoire Fruit d’un processus d’harmonisation partant de réglementations distinctes
Règles émises par l ’État
France
Lois Décrets Lettres Ministérielles Règles fondamentales de sûreté
Règles émises par les commissions accréditées par l’Autorité de Sûreté
Allemagne
Règles émises par l’industrie Ordonnances et approuvées par l’Autorité de Sûreté
Règles de conception et de construction (RCC) Règles et spécifications internes de l ’industrie nucléaire française
25
Lois
Documents de référence fédéraux sur la sûreté
EPR TECHNICAL CODES
RSK-Guidelines Normes de sûreté KTA Normes DIN-(nucléaires)
Règles et spécifications internes de l’industrie nucléaire allemande
EPR: son histoire Prise en compte des exigences EUR (European Utilities Requirements)
3 2 1
Autorités de sûreté
Les initiateurs • Nuclear Electric(GB) • Tractebel(B) • DTN(E) • VDEW(D) • EDF(F)
• • • •
ENEL(I) NRG(NL) Vattenfall(S) IVO-TVO (FIN) • UAK(S)
les autres électriciens • EPRI, US utilities • European utilities • Asian Utilities
Les constructeurs
Administrations Européennes
26
Organisations Internationales
Administrations nationales
EPR: son histoire
27
Résultat d’un processus “évolutionnaire”
Au bénéfice de la sûreté et des performances
L’intégration directe du REX de conception et d’exploitation
Qui répond aux choix de base des AS Française & Allemande
Viser dès le départ la robustesse du confinement et la capacité à résister à: Des accidents internes plus graves (fusion du coeur) Des agressions externes plus sévères (chute d’avions)
Choix qui s’oppose à l’évacuation de la Puissance résiduelle par convection naturelle qui implique “d’ouvrir” la paroi externe et diminue la robustesse vis-à-vis des agressions externes
Qui répond à la Volonté des exploitants de limiter les risques & aléas industriels
Éviter des solutions très innovantes ou nécessitant beaucoup de R&D pour limiter les risques industriels
Réduire les risques & aléas tant en conception qu’en “licensing”
EPR: contexte de sa réalisation Comparaison des principales caractéristiques KONVOI
N4
Puissance thermique
MWth
3850
4300-4500
4250
Puissance électrique nette
MWe
1350
1550-1640
1500
%
35,4
36
35
193
241
205
Rendement Nb d’assemblages combustible Burn up de décharge
GWj/T
50
65
40
Puissance linéique
W/cm
167
155
180
Pression primaire/Pression de calcul
bar
158/176
155/176
Température BC max
°C
324
330
m3/h
22700
28000
24800
Pression secondaire à 0 et 100%
bar
80/62
84/78
81/71
Pression de calcul secondaire
bar
88.3
97
91
Durée de vie prise en compte
Ans
40
60
40
Débit primaire
28
EPR
155/172 329
EPR: contexte de sa réalisation Les concurrents de l’EPR (REP)
APR 1400 Corée Concepteur: KOPEC (Corée du Sud) Base Technologique: CE80+ (BNFL- W) Non certifié
29
APWR
Japon
Concepteurs: MHI + Westinghouse (cœur) Examiné par Autorité de Sûreté Japonaise Non encore formellement certifié
AES 92 Russe
VVER 1000 Russe
(construction en Inde)
(construction en chine)
EPR: contexte de sa réalisation Les concurrents de l’EPR (REP)
AP 1000/EP 1000
Réacteur à eau pressurisée ( 2 boucles) Puissance : 1117 MWe (net) Circuits de sauvegarde passifs 2 trains mécaniques de sauvegarde 4 trains électriques de sauvegarde Dispositions accidents graves à la
conception Pression: 155bars Nombre d’assemblages: 157 Puissance linéique moyenne: 187w/cm Températures Cœur: E : 279°C S : 324°C
30
EPR: contexte de sa réalisation Génération IV en séries industrielles à l’horizon 2040
31
L’EPR dans le monde Finlande (OL3)
MOA : TVO
MOA : EDF
MOE : AREVA (SOFINEL)
MOE : EDF
France (FA3 – PE3)
Etats-Unis (CC)
MOA : EDF
MOA : UNE (JV Constellation/EDF)
MOE : EDF (SOFINEL)
MOE : AREVA
Chine (TAISHAN)
32
Grande Bretagne (HP - SZ)
MOA : TSNPC (JV avec EDF)
MOE : AREVA (SOFINEL)
Italie - RSA
MOA : ? (EDF ?)
MOE : AREVA (EDF ?)
SOMMAIRE Rappel des enjeux stratégiques et économiques des outils de production électrique
Introduction: contexte de constructions de centrales nucléaires
Cas particulier de l’EPR de Flamanville 3: Histoire et Réalisations
Organisation industrielle du projet EPR de Flamanville 3
Organisation générale du projet
Organisation pour la conception et la réalisation du Génie-Civil
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Introduction à la sûreté des centrales nucléaires
Application au réacteur EPR
La sûreté et le Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3
Éléments de conception du Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3
Introduction à la doctrine du Génie-Civil nucléaire
Cas d’études particuliers: séisme, chute d’avion, retrait…
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Éléments de la réalisation du Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3 33
L’EPR de FA3 - Architecture de la maîtrise d’œuvre
Architecte ensemblier Niveau 1
Études détaillées Niveau 2
Chaudière/I&C AREVA NP
EDF
BNI
BOP
SOFINEL 55% EDF 45% FRA
EDF Contrat d’ingénierie
ANP
Fournisseurs Niveau 3
APPELS D’OFFRE
BOP : bâtiments de site BNI : îlot nucléaire hors chaudière Contrats d’étude Contrats de fournitures 34
Salle des machines ALSTOM
Architecture de la maîtrise d’oeuvre
Activités de niveau 1 : activités Projet Pilotage et contrôle du projet : Qualité, coûts, délais Management technique du projet Pilotage des achats d’équipements et d’études Fonctionnement général Relations avec l’AS et l’Administration Surveillance des études et des fabrications Coordination et surveillance des montages sur site Coordination et réalisation des essais de démarrage 35
Organisation Niveau 1 du projet DPN
DIN / CNEN
DA
CHEF DE PROJET AQ
Directeur Technique
Directeur Construction Site
BNI Combustible
DPN
Exploitation
CIDEN Environnement 36
SEPTEN Appui Expertise Doctrine R&D
R&D
SEPTEN
CEIDRE
CEIDRE
I&C
Appui Expertise Doctrine Surveillance Usine
CNEPE
CNEPE
NSSS Environnement
Coordinateur Achats
BOP
CI / BOP
CI
CNEN
Resp. Contrôle de projet Coût - Planning Méthodes Outils - Reporting
CNEN
Sûreté
Attaché
DA Achats NI
DA Achats CI
Organisation équipe projet EPR
Architecture de la maîtrise d’oeuvre
Activités de niveau 2 : activités métiers Préparation des spécifications techniques des contrats Évaluation technique des offres et support technique Surveillance des études réalisées par les fournisseurs Préparation des documents nécessaires pour
le montage, la mise en service et l’exploitation
37
Plans guides, maquette 3D
Dossiers de systèmes élémentaires
Documentation de montage et d’essais
Documentation de maintenance et de conduite
La problématique Finlande Intérêt d’une mutualisation des études France/Finlande Limiter les coûts d’ingénierie en mutualisant les études communes
aux deux projets, Eviter toute divergence dans les options de sûreté qui nous
exposerait inéluctablement à des difficultés coûteuses avec l’Autorité de Sûreté, Partager les retours d’expérience réciproques.
Nouvelle répartition des activités d’ingénierie détaillée du BNI 38
Organisation études de Niveau 2 (SOFINEL) Etudes détaillées BNI confiées à SOFINEL suivant 2 entités Y et Z Y basée à MONTROUGE
Bâtiments :
Réacteur
Combustible
Diesels
Systèmes localisés dans :
39
Z basée à ERLANGEN Bâtiments :
Electriques
Auxiliaires de sauvegarde
Auxiliaires nucléaires
Systèmes localisés dans :
Le BR
Le BL
Le BAN
Le BK
Les diesels
Les BAS (mécaniques)
Partage des activités à EDF sur le Projet FA3
CNEN • Project Management • Nuclear Island
SEPTEN
CNEPE
CIDEN
CEIDRE
• Safety principles
• Conventional Island
• Environmental studies
• Manufacturing surveillance
• Fault studies
• BOP
• Waste Management
• Technical expertise
• PSA
40
Planning général de référence Le Génie-Civil: une activité critique!
2004 PROCEDURES ADMINISTRATIVES Débat public
Choix du site
2005 débat
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Décision MOA enquête
DAC et DARPE TRAVAUX
Préparatoires En mer Génie civil Montages
ESSAIS ET MISE EN SERVICE
Fabrication gros composants Montages
Chargement
Divergence
41
Couplage
100% puissance
SOMMAIRE Rappel des enjeux stratégiques et économiques des outils de production électrique
Introduction: contexte de constructions de centrales nucléaires
Cas particulier de l’EPR de Flamanville 3: Histoire et Réalisations
Organisation industrielle du projet EPR de Flamanville 3
Organisation générale du projet
Organisation pour la conception et la réalisation du Génie-Civil
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Introduction à la sûreté des centrales nucléaires
Application au réacteur EPR
La sûreté et le Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3
Éléments de conception du Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3
Introduction à la doctrine du Génie-Civil nucléaire
Cas d’études particuliers: séisme, chute d’avion, retrait…
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Éléments de la réalisation du Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3 42
Organisation des études détaillées du Génie-Civil SEPTEN
Doctrine (ETC-C – RST)
CEIDRE
Appui technique spécifique
NIVEAU 1
CNEN IGC CNEN
NIVEAU 2
PROJET
Notes d’hypothèses Niveau 1
EDF
INTERFACES
Cahiers de Charges Niveau 1 Surveillance du Niveau 2
SOFINEL Y SOFINEL Z
Notes d’hypothèses Niveau 2 Plans guides P10 – P13
SFL
NIVEAU 3
Surveillance du niveau 3 SECHAUD & METZ
Études détaillées
COYNE & BELLIER
Plans guide de coffrage
NFM
Plans guide de ferraillage BOUYGUES
43
BET
FREYSSINET
Plans d’exécution
Études détaillées de Génie-Civil – Les principaux acteurs
EDF CNEN, EDF CNEPE, EDF CEIDRE, EDF SEPTEN level 1 AREVA NSSS supplier level2 SOFINEL Y and Z BNI level 2 COYNE et BELLIER, IOSIS, NI buildings Civil Work Design contractor SETEC WTB Civil Work Design contractor ARCADIS Preparatory work, Turbine Hall design contractor INGEROP Roads & Utility network design contractor BOUYGUES Civil work contractor (with SETEC as subcontractor)
44
Études détaillées de Génie-Civil ETC-C Part 1
Interface Notes
Site Specific Data Note
General Hypothesis Note For Nuclear Island Buildings Design
EDF
General Hypothesis Note for Steel Work
Specific Components Notes
SOFINEL 1.
Anchor Plates Calculation And Design Note Design Of The Penetration Sleeves For The Inner Containment Wall ….
2.
3.
45
Hypothesis Notes For Buildings
Loads Reports For Buildings
1.
2.
Hypothesis Notes For Buildings
DESIGN OFFICES
3.
Design, Construction And Inspection Of The Liner For The RPE [NVDS] System Design, Construction And Inspection Of The Pools Liner …
Synoptique des études détaillées de Génie-Civil
46
Études détaillées de Génie-Civil EXAMPLE OF PROCESS FOR CONTAINMENT SHELL
ETC-C
Hypothesis notes (3)
Global 3D FE Model (ASTER)
P10: loads drawings P13: guide drawings (27)
Modelisation global calculation Notes (11)
Reinforcement and local calculation Notes (23)
47
ANSYS detailed 3D FE Model for the Inner Containment Wall
FERRAIL + ANSYS postprocessor
PRECONT
P14: pre-stressing drawings (11) BD
P14: reinforcement drawings (37)
-Number of gamma, horizontal and vertical tendons - Mechanical characteristics - Tendons layout
-Load cases from Global 3D FE Model Specific load cases for Inner Containment Wall
PRECONT Nodal forces due to prestress
ANSYS
- total thickness, concrete cover on each side of the rebars. - Description of design type: serviceability limit state/ultimate limit state, limit stresses.
ETC-C and EC2
Forces and moments
FERRAIL ANSYS post-processors
P14 reinforcement drawings 48
Calculation notes: displacements, strains, stress fields, global forces
Reinforcement detailed notes: sections of longitudinal rebars, per length units and transverse rebar sections per area unit.
P14: pre-stressing drawings (11): Cabling guide drawing - Horizontal cables -Elevation - Sheet 1/2 11815 P14 06D18 0201B BPE Cabling guide drawing -Horizontal cables -Elevation -Sheet 2/2 11815 P14 06D18 0202B BPE P14: pre-stressing drawings (11) Cabling guide drawing - Horizontal cables -Section through rib 1 11815 P14 06D18 0203 B BPE Cabling guide drawing -Horizontal cables -Section through rib 2 11815 P14 06D18 0204B BPE Cabling guide drawing -Horizontal acbles -Section through rib 3 11815 P14 06D18 0205 B BPE Cabling guide drawing Vertical cables -Elevation -Sheet 1/2 11815 P14 06D18 0206 E BPE Hypothesis, modelisation Cabling and load cases notesVertical (6): guide drawing cables -Elevation -Sheet 2/2 11815 P14 06D18 0207 E BPE - General hypothesis note for Civil Work Design for Nuclear- Island Buildings Cabling guide drawing -Dome General view of –the cabling 11815 P14 06D18 0208A BPE ECEIG021405 Cabling guide drawing -Dome - Cables - Lower family 1815 P14 06D18 0209 B BPE - Hypothesis note on inner containment wall fitted with steel- skin inside reactor – SFL Cabling guide drawing -Dome Cables - Upper family 11815 P14 06D18 0210B BPE EYRC00301 E1 Cabling guide drawing -Dome Cables around equipment Hypothesis, modelisation and note load for Internal Containment Design – 11815 28B03 hatch 11815 P14 06D18 0211B BPE - Reactor Building –Hypotheses cases NT003notes (6) Calculation notes (8): - Reactor Building –Modelisation note for Inner Containment Wall forces – 11815due 28B03 Nodal to prestress - Reactor Building – Detailed Design of Inner Containment Wall – Permanent Thermic Field NT005 Calculation note – 11815 28B03NT010 - Reactor Building –Common Raft under Inner Containment Wall - Modelisation note– - Reactor Building – Detailed Design of Inner Containment Wall – Accidental Thermic Field Elementary load cases - 11815 28B03 NT006 Calculation note – 11815 28B03NT011 - Reactor Building – Modelisation note– Elementary load cases defintion for inner Calculation notes (8) -Reactor Building – Detailed Design of Inner Containment Wall – Interfaces displacements containment wall - 11815 28B03 NT007 calculation note – 11815 28B03 NT 014 -…
PRECONT
ANSYS
Forces and moments Hypothesis note and ETC-C (2)
Reinforcement notes (23): - Reactor Building – Detailed Design of Inner Containment Wall – Reinforcement on span areas – 11815 28B03NT016 - Reactor Building – Detailed Design of Inner Containment Wall – Gusset Reinforcement – Reinforcement notes (23) 11815 28B03 NT 017 -Reactor Building – Detailed Design of Inner Containment Wall – Reinforcement around ANSYS post-processors acces hatch and personnel air lock – 11815 28B03 NT 019 -…
FERRAIL
ETC-C and EC2
49
Reinforcement drawings (37): - Inner Containment Wall – Guide reinforcement drawings – Gusset vertical section – 11815 06C02 0301 - Inner Containment Wall – Guide reinforcement drawings – Gusset elevation 1/2 – 11815 06C02 0302 P14 reinforcement drawings (37) -…
Études détaillées de Génie-Civil GLOBAL SOFTWARE MAPPING
50
Études détaillées de Génie-Civil ETC-C HYPOTHESIS MATERIALS
Concrete Concrete Cover Mechanical Characteristics (Compressive Strength, Young Modulus…)
Reinforcing and Pre-stressing Bars Steel grade Mechanical Characteristics (Compressive Strength, Young Modulus…)
Structural Steel Steel grade Mechanical Characteristics (Compressive Strenght, Young Modulus…)
Steel Liner for Containment Shell and Pools Steel grade Mechanical Characteristics (Compressive Strength, Young Modulus…)
51
Études détaillées de Génie-Civil ETC-C HYPOTHESIS MAIN LOADS
General Structure Specification Loads Loads Definition General and Specific Actions
Permanent (Service) Loads Dead Loads of CW Structures Specific Equipment Loads Fluid Pressure, Lateral Soil Pressure, Settlements, Thermal Creep and Shrinkage Loads
Variable (Operating) Loads Execution and Operating Loads Pressure, Climatic or Thermal Variations
Accidental Loads APC, Earthquake, Explosion, Site Flooding LOCA (P,T), Load Drop, High Energy Pipe Rupture… 52
Études détaillées de Génie-Civil ETC-C HYPOTHESIS LOADS COMBINATIONS AND CALCULATION METHODOLOGY
Consistent with and Defined in ETC-C (More Than 20 Combinations) EQU ULS SLS
Calculation Methodology Global Analysis
3D Model
SSI – FRS Calculation
Equivalent Static Analysis
Local Analysis
53
For specific loadings
For specific behaviour
Études détaillées de Génie-Civil ETC-C HYPOTHESIS
Ouvrag e Ence inte inte rne
Clas s e d’e nviro nne me nt
Clas s e de bé to n
XS 1
C60 - 75
Dôme Fût inté rie ur
XS 3 XS 1
C45 - 55 C60/75
Coque a vion C45 - 55
s upe rs tructure s infra s tructure s
XS 3
Ra die r commun
XS 3
C40 - 50
S tructure s inte rne s du HR
XS 1
C40 - 50
Infra s tructure s e t s upe rs tructure s inté rie ure s Infra s tructure s e xté rie ure s s upe rs tructure s e xté rie ure s
XS 1 XS 3 XS 3
C40 - 50
HL s e ctions 2 e t 3
XS 1
C40 - 50
HK
XS 1
C40 - 50
HL s e ctions 1 e t 4
Dura ble e t tra ns itoire Accide nte lle
54
C60/75 -4.35 m
Ence inte e xte rne
S ituatio n de dime ns io nne me nt
C45/ 55
-2.30 m
γc po ur bé to n 1,5 1,2
γs po ur ac ie r po ur armature e t c harpe nte 1,15 1,0
γs po ur ac ie r de pré c o ntrainte 1,15 1,0
-7.85 m
C40/50
-11.80 m
Études détaillées de Génie-Civil ETC-C HYPOTHESIS
Été Tempé ra ture de l’a ir de s loca ux Tempé ra ture de l’a ir e xté rie ur Tempé ra ture du s ol du s ite
Inté rie ur HR
55
Hive r
max : 50°C (1) min : 18°C 24,5°C
(3)
(2)
max : 20°C min : 10°C -15°C
10°C
(4)
10°C
Eté
Hive r
tra nche e n ma rche – compa rtime nt é quipe me nts
53°C
53°C
tra nche e n ma rche – zone de s e rvice
30°C
30°C
tra nche à l'a rrê t
30°C
15°C
Études détaillées de Génie-Civil ETC-C HYPOTHESIS
Module de cisaillement
MN/m
Module d'Young
MN/m
Masse volumique
56
2
2
t/m
3
Sol mou SA
Sol moyen MA
Sol moyen MB
Sol moyen MC
Sol dur HA
150
600
1000
2500
6000
444
1680
2800
7000
15600
28512 46170
1.9
2.1
2.1
2.1
2.5
2.5
Coefficient de Poisson
-
0.48
0.40
0.40
0.40
0.30
Amortissemen t matériau
%
8
5
5
5
3
Sol dur HF 10800 17100
0.32 0.35 3
Études détaillées de Génie-Civil ETC-C HYPOTHESIS
57
Études détaillées de Génie-Civil
58
Études détaillées de Génie-Civil
59
Études détaillées de Génie-Civil
60
Études détaillées de Génie-Civil
61
Études détaillées de Génie-Civil
62
Études détaillées de Génie-Civil
63
Études détaillées de Génie-Civil
64
Études détaillées de Génie-Civil
65
Études détaillées de Génie-Civil
66
Études détaillées de Génie-Civil – Données d’entrée
Safety
requirements
Seismic classification of the buildings Leaktightness requirements (internal, external flooding) Missile protection Accidental loading conditions, fire, explosions… Radiation
protection requirements
Thickness of biological protection Operator
requirements
Work conditions in rooms dedicated to operator teams Site
data Soil response spectra Soil characteristics Wind characteristics Materials, etc…
Results
of layout studies (3D Model)
Room arrangement, location of openings Loading conditions linked to equipment or operating conditions 67
Formwork drawings
Reinforcement drawings
Finishing documents
68
Dimensions for construction Reinforcement for construction
Secondary works
Data exchange : Drawings / Model
(To be studied in connection with layout)
Guiding information for execution studies
Design Contractors/EDF
Guide drawings / PDMS model
EDF
Études détaillées de Génie-Civil – Données de sorties
Études détaillées de Génie-Civil du niveau 3 Model per building CW Guide drawings (EDF SOFINEL)
•Specific assumption note (using ETC-C and Euro codes)
Detail studies by CW Designers
•3D calculation model justification note •Global calculation note (static / dynamic) •CW calculation notes •Construction Formwork drawings •Reinforcement guide drawing
Construction drawings by CW Contractor
•Prefabrication
Specific studies
•Calculation notes updating (if necessary)
•Pool liners detail design
•Construction reinforcement drawings
•Box in the Box drawings
•Ventilation Stack
Ready for Construction
•Quantities 69
Études détaillées de Génie-Civil – Enchaînement des séquences d’études -19
-17 -16
P10
-11
-8
-5
-3
-1
CW Guide Drawing (100 conceptual design drawings from PDMS or AUTOCAD) CW calculation model (CW designers)
P12 general layout Freeze 1 P11 Prel P11 RFC Preliminary embedded plates and embedded parts
P14 Prel and calculation model
Final embedded plates
Freeze 2 P13 (2 000 drawings issued from PDMS) P14 Def
Review by EDF Review by SFL
Construction Drawings available on site RFC
P14 construction Drawings (4 000)
Start of reinforcement on site
6600 execution drawings CW Contractor 70
Planning Général de construction (référence) 2005
2006
2007
2008
2009
Earthworks and Base slabgalleries
CW Guide drawings (EDF SOFINEL)
2010 01/10/10 Safety Report
01/12/07 1st concrete
2011 01/05/11 End of containment test
01/06/10 HR end of prestressing
CW design studies (CW Designer ) CW construction drawings (CW Contractor)
Civil Work Studies
Procurement Base slab CW Structures CW Finishing
Civil Work Construction
ready for start of electrical and mechanical erection
71
Quelques exigences techniques pour le contrat de GénieCivil principal Civil Work Contract : Technical Specifications Manual (deals with various generic aspects of the quality of construction) Materials
Cements Aggregates Reinforcement etc..
Construction conditions Excavation : Slope stability, use of explosives, Backfilling : Compacting Concreting : Provisions to avoid segregation, vibrations, treatment of construction joints
Process of control Control of delivered materials Site laboratory Control of concrete
72
Les compétences du service IGC du CNEN DE LA SPÉCIFICATION À LA SURVEILLANCE… Civil
studies
soil studies and foundation design structural analysis containment design (pre-stressing techniques) steel structure design finishing studies : coating, doors, plugging of openings, etc.. construction techniques
Layout
studies
layout rules, security rules, etc.. piping design (routing requirements and pipe stress analysis) HVAC design (routing requirements) electrical design (distribution of cable fluxes, routing requirements) fire protection analyses (calculation of fire potential, of fire protection capabilities of walls, etc..) noise analyses radiation protection analyses
73
Organisation de l’Aménagement Directeur Coordonnateur Sécurité
D. Délégué
RH Logistique
Assistante
Attaché Com
Cellule Tech.
Attaché QSE GC Site
GC BU
Topo (DTG) Géologie (CEIDRE) 74
MN
MC
E&CC
Essais
Film
75
SOMMAIRE Rappel des enjeux stratégiques et économiques des outils de production électrique
Introduction: contexte de constructions de centrales nucléaires
Cas particulier de l’EPR de Flamanville 3: Histoire et Réalisations
Organisation industrielle du projet EPR de Flamanville 3
Organisation générale du projet
Organisation pour la conception et la réalisation du Génie-Civil
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Introduction à la sûreté des centrales nucléaires
Application au réacteur EPR
La sûreté et le Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3
Éléments de conception du Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3
Introduction à la doctrine du Génie-Civil nucléaire
Cas d’études particuliers: séisme, chute d’avion, retrait…
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Éléments de la réalisation du Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3 76
Principe de fonctionnement du centrale nucléaire
77
Introduction à la sûreté nucléaire L’identification des événements et des fonctions de sûreté Les événements à considérer dans la démarche ont : • soit une origine interne conduisant : • à un transitoire sur le cœur (notion d’ « initiateur »), • ou à la perte d’une partie de l’installation par agression (ruptures,
inondation, incendie, chutes de charge, …) • soit une origine externe : (considérés comme des « agressions ») • d’origine humaine (explosion, incendie, chute d’avion, …) • d’origine naturelle (séisme, inondation, foudre, …)
Pour Pourchacun chacund’eux, d’eux, ililfaut fautassurer assurerla laréalisation réalisationdes des33 fonctions fonctionsfondamentales fondamentalesde desûreté sûreté:: Maîtrise Maîtrisede dela laréaction réactionen enchaîne chaîne Évacuation Évacuationde dela lapuissance puissancerésiduelle résiduelle 78
Confinement Confinementdes desproduits produitsradioactifs radioactifs
Objectifs généraux de sûreté
Objectifs généraux fixés par l’ASN pour la prochaine génération de REP Approche "évolutionnaire" Améliorations significatives de la sûreté :
79
Réduction significative de la probabilité de fusion du cœur
Diminution significative des conséquences radiologiques (confinement de la radioactivité en cas d'accident majeur)
Simplification de l’exploitation
Objectifs généraux de sûreté
Risque de fusion du cœur (initiateurs et agressions)
Objectif global de sûreté : risque de fusion < 10-5/a.r.
Cibles Projet (initiateurs) : risque en puissance < 10-6/a.r.
Conséquences radiologiques
80
Accidents sans fusion du cœur : pas d’évacuation ni de mise à l’abri dans le voisinage de la centrale
Accidents graves avec rejets précoces importants : ils doivent être "pratiquement éliminés"
Autres accidents graves : mesures de protection des populations très limitées dans l’espace et le temps
Démarche Prévention – Mitigation pour EPR Conséquences - - Réduction Réductionde delalafréquences fréquencesdes des
Risque résiduel
Pratiquement éliminé
initiateurs initiateurset etdes desséquences séquences accidentelles accidentelles(Prévention) (Prévention)
Prévention Mitigation
- - Réduction Réductiondes desconséquences conséquences
RRC-B
des dessituations situationsaccidentelles accidentellesyy compris comprisdes desAG AG(Mitigation) (Mitigation)
RRC-A 4 ème Cat.
3 ème Cat. 2 ème Cat.
10-6
10-4
Séquences accidentelles 81
10-2
Fonctionnement normal
1
Fréquence
- - Un Undomaine domained’événements d’événements
««pratiquement pratiquementéliminés éliminés»»
Prise en compte des accidents graves
Conditions de dimensionnement complémentaires (combinaisons de défaillances conduisant à la fusion du coeur) Prévention des accidents avec rejets précoces importants Mitigation des conséquences par un renforcement
de la fonction confinement :
82
Dimensionnement de l’enceinte (avec marges) intégrant un liner métallique pour l’étanchéité
Mise en œuvre d’un dispositif de stabilisation et de refroidissement du corium (et de l’enceinte)
Prise en compte des accidents graves
Prévention du risque H2 par installation de recombineurs Enceinte de confinement dimensionnée pour les accidents graves
Dispositif d’aspersion et d’évacuation de la puissance résiduelle Prévention de la fusion en pression par des dispositifs de dépressurisation ultimes
Réservoir d’eau à l’intérieur de l’enceinte Zone d’étalement et de refroidissement du corium (Protection du radier) 83
Prise en compte des agressions externes
Cas de charge de base Séisme
: spectre EUR avec accélération à 0,25 g
Explosion
externe : onde de pression 100 mbar / 300 ms
Chute
d’avion : protection par une "Coque avion"
Cas de charge intégrant une évolution climatique récente et
extrapolée jusqu'en 2100
84
Les exigences liées à la sûreté • Classement de sûreté : • Classement fonctionnel : F1A, F1B, F2 à partir des états contrôlés et sûrs • Classement mécanique : M1, M2 et M3, intégrant un aspect barrière • Classement sismique : SC1 et SC2
• Classement des équipements : • Classement des équipements électriques : EE1, EE2, EE3 • Classement des équipements I&C : E1A, E1B, E2 • Classement des bâtiments C1, NC
• Secours par les diesels , Tests périodiques, AQ • Qualification : aux conditions accidentelles et AG
85
Cas de la troisième barrière : l’enceinte et la fonction confinement Les fuites potentielles via l’enceinte interne sont collectées dans l’espace annulaire puis rejetées à la cheminée après filtration
Pas de fuites directes
Les fuites potentielles dans les bâtiments périphériques sont également filtrées avant rejet à la cheminée
Recherche et traitement systématique de tous les bipasses Dimensionnement de l’enceinte tenant compte des transitoires rapides et des montées lentes en pression 86
SOMMAIRE Rappel des enjeux stratégiques et économiques des outils de production électrique
Introduction: contexte de constructions de centrales nucléaires
Cas particulier de l’EPR de Flamanville 3: Histoire et Réalisations
Organisation industrielle du projet EPR de Flamanville 3
Organisation générale du projet
Organisation pour la conception et la réalisation du Génie-Civil
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Introduction à la sûreté des centrales nucléaires
Application au réacteur EPR
La sûreté et le Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3
Éléments de conception du Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3
Introduction à la doctrine du Génie-Civil nucléaire
Cas d’études particuliers: séisme, chute d’avion, retrait…
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Éléments de la réalisation du Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3 87
LES CONSÉQUENCES SUR LE GÉNIE CIVIL Renforcement de la prise en compte des
agressions externes
Absence de communication directe de l’enceinte
avec l’extérieur
Chutes d’avion
Bâtiments périphériques
Conditions climatiques extrêmes (Grands Froids, Grands Vents,Canicule)
Conception des traversées (SAS personnels) et fourreaux
Inondation externe
Séisme
Foudre et IEM
Cumuls de cas de charge
Intégration de la bâche d’eau borée de secours dans
le bâtiment réacteur Conception de l’IRWST Conception des traversées RIS/EVU
Introduction d’un Récupérateur de Corium
Conception du puits de cuve
Conception du canal et de la zone d’étalement
Conception du système de refroidissement associé
Renforcement de la prise en compte des agressions
internes Casematage (missiles) RTHE (Charpentes métalliques)
Renforcement de l’enceinte de
confinement
88
Système de double enceinte avec mise en dépression de l’EEE
Enceinte interne en BHP muni d’un liner métallique
Enceinte externe munies de réseaux d’injection
Inondation interne Incendie Chute de charges Rupture de réservoirs, pompes, vannes Explosion interne
Installation Génie Civil
PLAN PLAN MASSE MASSE
PROTECTION AVION ENCEINTE
TWO ROOMS
La preuve par
BAS / BL
89
6 RECUPERATEUR DE CORIUM ET IRWST
Plan masse
Exigences de sûreté :
4 trains de sûreté protégés contre l’extension des agressions internes
4 divisions séparées
Exigences de radioprotection
Zones chaudes / zones froides
Exigences d’exploitation :
90
Piscine combustible dans un BK dédié
BAN purement opérationnel
Plan masse (Radier commun)
Exigences de sûreté :
Prise en compte des agressions externes Séisme Chute d’avion Explosion externe
91
Radier commun Séparation géographique des BAS1-4 et des Diesels Protection Avion
Plan Masse Principes de protection de l’Ilot Nucléaire
SEPARATION SEPARATION GEOGRAPHIQUE GEOGRAPHIQUE
BAS/BL div. 1
Diesel div. 1-2
92
BAS/BL div. 2-3
BR
Diesel div. 3-4
BAS/BL div. 4
BK
BUNKERISATION BUNKERISATION
Installation Génie Civil
PLAN MASSE
PROTECTION AVION ENCEINTE
TWO ROOMS
La preuve par
BAS / BL
93
6 RECUPERATEUR DE CORIUM ET IRWST
Protection avion
Coque avion Bâtiment 2 des auxiliaires de sauvegarde
Bâtiment 1 des auxiliaires de sauvegarde
Bâtiment 3 des auxiliaires de sauvegarde
Bâtiment réacteur
Protection par coque en béton armé Bâtiment combustible
Protection par séparation Protection standard 94
Bâtiment 1 des diesels
Bâtiment 2 des diesels Bâtiment d'accès
Bâtiment 4 des auxiliaires de sauvegarde
Bâtiment des auxiliaires nucléaires
Accès matériel
Protection avion Enceinte externe : Paroi en BHP épaisseur: 1,30m ou 1,80m Voiles et dalles BA épaisseur: 1,80m
+34,00 m
+0,00 m
-9,60 m 95
BK
Bâtiment Réacteur
BAS/BL div. 2-3
Protection Avion Prise en compte de l’agression Avion : N4 / EPR N4 Bunkerisation
•
•
Limitée au BR Épaisseur 0,50 m
EPR •
Bunkerisation étendue: BR, BK, BAS/BL 2-3
•
BR: épaisseur 1,30 m
•
Autres bâtiments sous coque avion: ép. 1,80 m
+ Séparation géographique pour les bâtiments : BAS/BL 1-4, Diesels Évolution du chargement
Courbes de chargement
96
Aviation générale: Learjet, Cessna •
•
Avion militaire: C1, C2
•
Vérification à l’avion commercial: CA
Installation Génie Civil
PLAN MASSE
PROTECTION AVION ENCEINTE
TWO ROOMS
La preuve par
BAS / BL
97
6 RECUPERATEUR DE CORIUM ET IRWST
Enceinte EPR
EPR : un produit en progrès dans la continuité
des tranches existantes : Conception d’ensemble
EPR •
Tranches 900 MW • •
Double enceinte :
Enceinte ext BA
Enceinte int BP
Simple enceinte BP Peau métallique
•
Peau métallique
•
Collecte des fuites entre-enceintes
Tranches 1300 MW/N4 •
98
Double enceinte :
Enceinte ext BA
Enceinte int BP
•
Pas de revêtement initial
•
Collecte des fuites entre-enceintes
REX parc existant •
Ajout partiel d’un revêtement peau composite
BA : béton armé BP : béton précontraint
Enceinte EPR : géométrie
Peau métallique mise en place sur toute la surface interne de l’enceinte interne (comme sur le 900 MWe)
Diamètre intérieur : 46,80 m Volume intérieur libre : 80 000 m³ 99
Enceinte EPR : les matériaux les plus performants Paroi béton précontraint
épaisseur: 1,30m
Peau métallique
épaisseur: 6mm
Béton C60
Acier P265 GH
Compression résiduelle en accident : 1 MPa
Réseau de cornières pour raidir la structure
Caractéristiques données par ETC-C
Lois de retrait et fluage issues du BPEL
Ensemble de connecteurs pour "accrocher " le liner sur le béton
+ REX Parc
Caractéristiques données par RCC-G
Précontrainte
Câble de précontrainte 55 T 15, classe 1860Mpa injecté de coulis de ciment après tension 104 Câbles gamma 119 Câbles horizontaux 47 Câbles verticaux purs 100
Enceinte EPR: dimensionnement N4
EPR
Durée de vie
40 ans
60 ans
Séisme
0,15 g
0,25 g
Épreuve
5,3 bar absolu
6 bar absolu
Accidents de dimensionnement
APRP
APRP Accident grave (AG)
5,3 bar absolu
Pression de dimensionnement
5,5 bar absolu Vérification à 6,5 bar abs
MPa
°C
0,65
0,6
200 0,55
0,4
150 0,20
0,2
100 °C
100
0 0
101
170 °C = AG : Temperature
12
24
36
48
h
50 0
20
40
AG : hors dimensionnement
Béton AG T°C
AG : pression de dimensionnement
Peau metallique AG T°C
h
Installation Génie Civil
PLAN MASSE
PROTECTION AVION ENCEINTE
TWO ROOMS
La preuve par
BAS / BL
102
6 RECUPERATEUR DE CORIUM ET IRWST
Récupérateur de Corium et IRWST
Exigences de sûreté : Prévention
des accidents graves
Aire d’étalement pour le Corium Réservoir de stockage d’eau dans le BR (IRWST) pour le noyage et le refroidissement du corium fondu Conduit entre le puits de cuve et l’aire d’étalement
103
Installation Génie Civil
PLAN MASSE
PROTECTION AVION ENCEINTE
TWO ROOMS
La preuve par
BAS / BL
104
6 RECUPERATEUR DE CORIUM ET IRWST
BAS/BL – installation
Répartition des fonctions similaire au palier N4 dans chacune des 4 divisions
Évolutions
Constantes
Salle de commande en div. 2-3 protégée sous la coque avion
RRA hors BR couplé au RIS,
Système de refroidissement de l’enceinte en situation d’AG (CHRS)
Ventilation SdC Entreponts / Ventilation CC Entreponts RRI/SEC ASG RIS-RRA CHRS
BAS/BL Div. 2-3 105
Fonctions électriques Fonctions mécaniques
BAS/BL Div. 1
BAS/BL - salle de commande
Bruit en salle de commande : Prise en compte du REX du N4 Objectif de diminution du niveau de bruit en salle de commande
Mise en œuvre d’un découplage par rapport aux sources de bruit :
Solution de la boîte dans la boîte
Ressorts Amortisseurs silicone
106
Installation Génie Civil
PLAN MASSE
PROTECTION AVION ENCEINTE
TWO ROOMS
La preuve par
BAS / BL
107
6 RECUPERATEUR DE CORIUM ET IRWST
Two Rooms
Objectifs de l’accessibilité dans le BR en fonctionnement
Préparer l’arrêt de tranche en accédant dans le BR 7 jours avant et 3 jours après l’arrêt
Contraintes induites Conditions d’ambiance : température, bruit… Radioprotection : sensibilité des critères d’exposition interne
Garantir des arrêts courts
Concept « 2 rooms » :
zones accessibles/zones inaccessibles du BR Ventilation garantissant des conditions d’ambiance adaptées 108
Two Rooms Contamination limitée
à la zone du primaire
Section A-A
Locaux accessibles
Les zones de service restent propres
Barrière étanche
Mise en dépression
de la zone inaccessible
Locaux inaccessibles
109
Conséquences sur le GC - Synthèse
REX
Innovations ciblées
Plan masse Double enceinte avec peau métallique Two rooms
Installation optimisée Intégration besoins de l’exploitant Maîtrise des coûts 110
Coque avion IRWST et récupérateur de corium Prise en compte de l’accident grave
Et aussi Modularisation Piscines BK Nouveaux matériaux (BHP, BAP)
SOMMAIRE Rappel des enjeux stratégiques et économiques des outils de production électrique
Introduction: contexte de constructions de centrales nucléaires
Cas particulier de l’EPR de Flamanville 3: Histoire et Réalisations
Organisation industrielle du projet EPR de Flamanville 3
Organisation générale du projet
Organisation pour la conception et la réalisation du Génie-Civil
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Introduction à la sûreté des centrales nucléaires
Application au réacteur EPR
La sûreté et le Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3
Éléments de conception du Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3
Introduction à la doctrine du Génie-Civil nucléaire
Cas d’études particuliers: séisme, chute d’avion, retrait…
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Éléments de la réalisation du Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3 111
Rappel. Sur quoi porte l’activité génie civil ?
Ouvrages y compris leurs fondations :
Bâtiments de l’îlot nucléaire,
Aéroréfrigérants, cheminées (parc thermique),
Salle des machines, massifs de groupe.
Matériaux
112
Sols et remblais,
Béton (armatures , précontraintes, coulis, formulation),
Revêtements métalliques de l’enceinte et des piscines,
Revêtements (composites, peintures,…),
Produits de réparation ou de renforcements,
Joints,
Ancrages.
IPE et conformité aux exigences de sûreté des ouvrages et structures IPS La conformité aux exigences de sûreté des ouvrages et structures IPS se fait en 2 temps
règles de dimensionnement des structures de Génie Civil IPS lors de la conception
fixer les
chargements sur les structures à appliquer (séisme, chute d’avions…),
critères de résistance des structures (règlements de la profession-BAEL, CM 66…).
contrôler l’état des
marges de dimensionnement durant l’exploitation de
l’ouvrage :
soit vis-à-vis du vieillissement des tranches,
soit vis-à-vis de nouvelles conditions d’exploitation,
soit vis-à-vis d’incidents,
soit en raison de l’évolution des codes et normes.
Démontrer la conformité par rapport au référentiel 113
ETC-C. Règles de Conception et de Construction applicables au Génie Civil
Rôle
Conception et réalisation d’ouvrages neufs
Elaboré par
SEPTEN
Documents amont
- Codes de construction (EUROCODES) - Normes En amont car il formalise un accord avec l’ASN
- CCTG
Documents aval
114
En aval pratiquement pour la réalisation, car rédigé en partie sur la base du CCTG
Notes d'hypothèses de calculs Contrats d'études CCTG, CCTP Contrats de travaux
ETC-C: Critères de conception (Partie 1)
Ouvrages soumis au ETC-C
1 références
Principes de justification et documents applicables
2
autres documents
Définition des actions et de leurs valeurs représentatives
3
6 Justifications relatives aux ouvrages en béton
4
Justifications relatives aux ouvrages et pièces métalliques
Annexes diverses
115
4 annexes annexe A :
7 calcul sismique des bâtiments
5
Prise en compte des agressions naturelles, internes, externes d’origine humaine dans le dimensionnement
Agressions naturelles Séisme
Agressions internes
Inondation
Incendie
Charges climatiques
Rupture de tuyauteries
Agressions externes liées à l’activité humaine
Projectiles
Chute d’avion
Inondation
Environnement industriel (explosion, incendie, gaz toxiques)
(neige, vent, grand froid) ...
Explosions ...
Projectile turbine ... 116
ETC-C: Critères de Réalisation (partie 2) (…) Enceinte de confinement (partie 3) partie 2 basée sur le CCTG
Certains domaines spécifiquement nucléaires
(plus complet : ensemble du domaine du GC / ouvrages de Sûreté) pas dans le CCTG
Peau et pièces d'étanchéité des enceintes Revêtement et pièces métalliques des piscines Conduites enterrées et classées de sûreté
partie 3 spécifique non basée sur le CCTG Annexe A : calcul sismique des bâtiments
117
Annexe B : Enceinte double sans peau d ’étanchéité. Dispositifs de contrôle d’étanchéité et d’injection de l’enceinte interne
Cahier des Clauses Techniques Générales applicables aux travaux de gros œuvre (CCTG) Rôle
118
Spécifications techniques applicable aux travaux de gros œuvre (tous types d ouvrages) définies par référence à des normes européennes, ou à défaut nationales Document contractuel vis-à-vis des Entreprises (~ CST)
Emetteur
CEIDRE - TEGG - GENIE CIVIL
Documents amont
Normes, réglementation ETC-C
Documents aval
Cahier des clauses techniques Particulières (CCTP) de chaque marché
Notes, Directives et Recommandations TEGG
Rôle
Document (très évolutif) complétant le CCTG
Emetteur
CEIDRE - TEGG - GENIE CIVIL
Documents amont
Documents aval
119
Normes, réglementation, CCTG et CCTR
Contrats de travaux
CCTR. Cahier des Charges pour Travaux de Revêtement (peintures et produits connexes) Rôle
Emetteur
CEIDRE - TEGG - GENIE CIVIL
Documents amont
Normes, réglementation
Documents aval
120
Spécification technique (équivalent du CCTG) pour les travaux de peinture et de revêtement Document contractuel vis-à-vis des Entreprises (~ CST)
Contrats ayant une part de protection par revêtement peinture
Compléments. Manuel Technique de Topographie (MTT)
121
Rôle
Notes de doctrine technique de l’ensemble des activités topographiques de la DIS (nucléaire, thermique classique, hydraulique)
Emetteur
CNEPE - Division Topographie
Documents amont
Codes et normes, réglementation
Documents aval
Tous documents du domaine Topographie
Critères de conception de l’EPR
Regulation level : Cooperation between GPR and German experts to define common guidelines for new reactors
Codes and standard level : Cooperation between : Utilities and Designers Approval by IPSN, GRS, TÜV
Guidelines
RCC
ETC’s
Technical codes Codes and standards :
KTA
ETC’s
Engineeering practice level : Cooperation between Utilities and Designers
Engineering rules :
DRI
French rules
122
Regulation :
Layout Requirements
Harmonized rules
Layout requirements
German rules
LES CONSÉQUENCES SUR LA CODIFICATION EPR Basic Design
FRANCE GPR/RSK conclusions
Normes Eurocodes européennes
ETC-I
I RCC-P
M
G
E ETC-C ETC-M
ETC-S EPR Technical Codes ETC's
123
ALLEMAGNE
KTA Series 2.000
3.
Critères de conception de l’EPR Instrumentation and Control Electrical Equipment Mechanical components ETC-I
Fire Protection ETC-E
Civil Engineering Safety and process
ETC-M ETC-F ETC-C
ETC-S
Zones/Secteurs de feu Dégagements protégés Conditions d’application des charges Combinaison des chargements
Classement Analyse des agressions
124
Un référentiel des exigences : pourquoi ?
Rappel situation du RCC-G : mélange entre les exigences conception et description des
moyens pour les satisfaire Demande récurrente du GPR : pouvoir examiner les exigences associées à la conception
des ouvrages Création de « § 0 » dans les RDS : collection des exigences de sûreté applicables au sujet
décrit Conception des ouvrages EPR : différence importante de conception % parc et définition
des ouvrages concernés Création d’un référentiel des exigences de sûreté pour les ouvrages de génie-civil EPR : à
soumettre au GPR
125
Référentiel des exigences de sûreté : contenu
Description des ouvrages concernés Hypothèses de conception des ouvrages Intégration des exigences de sûreté dans la conception
Définition des situations et fonctions attendues des ouvrages
Exigences applicables pour le BR et les autres ouvrages
Critères de génie-civil associés : interface avec l’ETC-C
Applicabilité des RFS
Conclusion et annexes (chargements et tableaux)
126
Référentiel : ouvrages de Catégorie I
Bâtiment Réacteur : enceinte interne, externe, réserves d’eau, traversées Bâtiment Combustible : partie inférieure, piscine et hall de manutention Bâtiment des Auxiliaires de Sauvegarde : organisé en 4 trains différents Bâtiment des Auxiliaires Nucléaires : zone contrôlée et non contrôlée Ouvrages communs : radier et coque avion Bâtiment de Traitement des Effluents : idem BAN Bâtiments des diesels : organisation des bâtiments et des groupes Station de pompage : principe de séparation entre voies Galeries nucléaires et ouvrages associés SDM et autres bâtiments traités en dehors du référentiel
127
Ouvrages de Catégorie I
128
Situations considérées à la conception « Conditions de dimensionnement » des ouvrages – Conditions de fonctionnement de référence (PCC1 à 4) – Conditions de réduction du risque (RRC-A et B) – Agressions internes et externes – Situations étudiées au titre de la défense en profondeur (marges)
Répartition en situations pour les besoins de la conception – Situations normales (représentatives de l’exploitation du réacteur) – Situations exceptionnelles : 1 fois dans la vie de la tranche (PCC2, séisme d’inspection, neiges et vents , …) – Situations accidentelles : agressions externes (séisme, chute d’avion, explosion, …), accidents (PCC3/4), AG, intégration de marges
129
Analysis principles The actions are defined in document ETC-S All structures shall be designed to have adequated structural
resistance, serviceability and durability following the requirements for design situations and the corresponding acceptance criteria described hereafter. This part is intended to be used with construction rules (part 2)
and the requirements are linked with part 3 (leak and resistance tests)
130
Applicable documents Basic Safety Rules 2001-01, I.2.d, I.2.e, V.2.g ETC-C Eurocodes EN 1991, EN1992, EN1993, EN1994, EN 1997, EN1998 with
their French annexes French norm XP A35 045 part 1 to 3 (february 2000)
EUR
FIB 99 - K.H. Reineck - Shear design concept for structural concrete based
on strut-and-tie models Project of CEB Design guide : Design of Fastening in concrete 1997
131
Actions classification Actions are classified as follows:
• general actions applicable to all buildings covered by this document, • actions particular to the reactor building, in addition to or modification of the general actions, • actions particular to steel structures, underground tunnels and conduits, in addition to or modification of the general actions. In each of these groups, actions are classified in accordance with their
permanent, variable or accidental nature. The main actions considered are the followings:
132
Permanent Actions
The different types of permanent actions, noted G, are:
dead weight of structural members determined on the basis of the geometrical characteristics and the material density,
dead weight of the equipment during normal operating conditions (defined by individual loading on bearings or by means of loading pressure on an area),
mean permanent temperature (T),
shrinkage and creep,
Effects of ground settlements or other permanent displacements imposed on the structure,
Hydrostatic pressure of the water (for pool).
The type of permanent action, noted P, is:
133
actions due to prestressing.
Variable Actions
The different types of variable actions are:
134
loads applied during construction (noted Qk,c), (defined by individual loading on bearings or by means of loading pressure on an area),
live loads during normal operating or reactor shut-down (noted Qk,L), (defined by individual loading on bearings or by means of loading pressure on an area). These loads are taken into account only for the detailed design of walls, they are not taken into account for the general analysis of the structure.
variations of temperature (noted Qk,T ) around their mean value, during normal operating conditions,
normal water temperature (noted Qk,T,N) and exceptional water temperature (noted Qk,T,E) for pools,
Variable Actions (ctd)
135
Average value of variable action in normal operating conditions (noted Qk,mean),
Variation of actions due to lateral thrust of soil and of ground water table level around their mean values (noted Qk,wl),
Wind or Snow action (noted Qk,w or Qk,s),
Serviceability Earthquake (noted Qk,E),
A specific variable action applied to the reactor building is the containment test pressure (noted Qk,test). The test pressure is the design pressure. This action is also considered for the steelwork structure (test of polar crane).
Accidental Actions
The different types of accidental actions are:
136
high energy piping rupture (noted Ad,s),
loss of coolant accident (LOCA) (noted Ad,p),
severe accident (noted Ad,A),
design Earthquake or aircraft impact including induced vibration (noted Ad,E or Ad,apc),
external explosion (noted Ad,exp),
internal missile (noted Ad,m),
site flooding action (noted Ad,wl),
accidental variation of temperature or accidental water temperature (for pool) (noted Ad,T),
reaction of equipment and water under the effect of design earthquake (for pool) (noted Ad,Er).
Accidental Actions combination According to EN 1990, accidental actions which are not correlated are
not considered in the same accidental situations, except to the following case: LOCA + Design earthquake conventional load combination
137
Exemple : Hypothèses de conception de l’enceinte interne Les hypothèses de conception de l’enceinte interne intègrent :
Une pression maximale de 0,65MPa avec des critères gradués liés à la nature de l’ouvrage
Une pression d’épreuve de 0,6 MPa pour l’essai de résistance
138
Une pression de 0,55 Mpa pour l’ essai d’étanchéité avec un taux de fuite de 0,155 %/j Une évolution de la pression selon diagramme
0,65 0,6
Pression (MPa)
0,55 0,4
0,2
0 12
24
36
h
Exemple (suite) :Enceinte interne et autres ouvrages
Évolution de
la température associée
200
150
Température (°C)
170
100
100
béton peau métallique
50 20
40
h
Traitement des autres ouvrages (BAS, BK, …) selon un principe identique avec
adaptation aux fonctions recherchées
139
Fonctions attendues des ouvrages AB : aptitude au service de l’ouvrage béton – il reste adapté à son usage RB : résistance à la sollicitation – déformations permanentes admises stabilité et capacité à supporter les équipements malgré des déformations permanentes dans le béton AM : aptitude au service de la structure métallique – intégrité et absence de déchirure pour les revêtements – pas de critères de fuites RM : capacité de résistance pour les structures métalliques – déformations permanentes admises – fonctionnalité doit rester assurée
C : capacité de confinement de l’enceinte interne : respect d’un critère de fuite
E : étanchéité des rétentions : capacité à retenir de fluides après sollicitations malgré des déformations permanentes
140
Exigences de sûreté : exemple du BR
Situations
Normales , exceptionnelles (PCC2 , SI. et environnement)
Enceinte interne (paroi béton)
Enceinte
Radier
Liner et Traversées
externe
ETC-C : Groupe de combinaisons d’actions
C (confinement) + AM (intégrité)
AB (Aptitude au service)
Groupe 1 Essais et épreuves périodiques
AB (Aptitude)
AB + C
Séisme conception Situations PCC3 et PCC4
Situations AG cumul LOCA et séisme conception
141
AB
C (confinement) + AM (intégrité) TdF = 0,155 v/j
RB ( Résistance)
C (confinement) TdF = 0,3 v/j
Groupe 2
RB (Résistance)
C (confinement)
Groupe 3
Exigences applicables à la conception du BR
Situations
Légende :
Enceinte interne
Structures internes
Enceinte externe
Radier
N
États réacteur A à F
AB
AB
/
AB
E1
Ambiance PCC2
AB
AB
/
AB
E2
Séisme d’inspection
AB
AB
AB
AB
E3
Neiges et vents
/
/
AB
/
E4
Températures exceptionnelles
/
/
AB
/
E5
Nappe phréatique
/
/
/
E
E6
Essais et épreuves
AB
/
AB+ C
AB
A1
Séisme
RB
RB
RB
RB
A2
Chute d’avion
/
/
RB
RB
A3
Explosions / Incendies
/
/
RB
/
A4
RTHE / Projectiles
RB
RB
RB locale
/
A5
Ambiances PCC3/4 et RRC-A
RB
RB
/
/
A6
Ambiance RRC-B
RB
RB
C
RB
A7
Rupture 2A-LOCA
RB
/
/
RB
A8
Cumul LOCA + séisme
RB
/
/
RB
142
A : aptitude au service R : capacité de résistance C : confinement E : étanchéité Ind B : paroi béton
Exigences applicables aux autres bâtiments (1/2) Légende : Situations
BK et BAS 2 / 3
BAS 1 / 4 structures
BAN - BTE struc. exter.
Coque avion
N
États réacteur A à F
AB
AB
AB
/
E1
Ambiance PCC2
AB
AB
AB
/
E2
Séisme d’inspection
AB
AB
AB
AB
E3
Neiges et vents
/
AB
AB
AB
E4
Températures exceptionnelles
/
AB
AB
AB
E5
Nappe phréatique
/
/
AB
/
A1
Séisme
RB
RB
RB / E*
RB
A2
Chute d’avion
/
/
/
RB
A3
Explosions / Incendies
/
RB
RB
RB
A4
RTHE / Projectiles
/
/
/
/
A5
Ambiances PCC3/4 et RRC-A
RB / C*
RB / C*
E*
/
A6
Ambiance RRC-B
/
/
/
/
143
A : aptitude au service R : capacité de résistance C : confinement E : étanchéité Ind B : paroi béton C* : par ventilation E* : par cuvelage
Exigences applicables aux autres bâtiments (2/2) Légende : Situations
BAS locaux RIS
BAS locaux CHRS
Station de pompage
Bâtiments Diesels
N
États réacteur A à F
/
/
AB
AB
E1
Ambiance PCC2
AB
/
/
/
E2
Séisme d’inspection
AB
AB
AB
AB
E3
Neiges et vents
/
/
AB
AB
E4
Températures exceptionnelles
/
/
AB
AB
E5
Nappe phréatique
/
/
AB
AB
A1
Séisme
RB
RB
RB
RB
A2
Chute d’avion
RB *
RB *
RB *
/
A3
Explosions / Incendies
/
/
RB
RB
A4
RTHE / Projectiles
/
/
/
/
A5
Ambiances PCC3/4 et RRC-A
RB / C**
/
/
/
A6
Ambiance RRC-B
/
RB / C**
/
/
144
A : aptitude au service R : capacité de résistance C : confinement E : étanchéité Ind B : paroi béton R* : partielle C** : suivant conséquences
Exigences applicables aux structures métalliques Situations
Peau BR
Traversées
Piscine RIS
Piscine BR
Compartiments
Non vidangeables
Vidangeables N
États réacteur A à F
C + AM
C + AM
E
E
E
E
E1
Ambiance PCC2
C + AM
C + AM
E
/
E
E
E2
Séisme d’inspection
C + AM
C + AM
E
E
E
E
E6
Essais et épreuves
C + AM
C + AM
/
/
/
/
A1
Séisme
C
C
E
AM
E
E
A2
Chute d’avion
/
/
/
/
/
/
A3
Explosions / Incendies
/
/
/
/
/
/
A4
RTHE / Projectiles
C
RM
/
/
/
/
A5
Ambiances PCC3/4 et RRC-A
C
C
E
/
/
E
A6
Ambiance RRC-B
C
C
/
/
/
/
A7
Rupture 2A-LOCA
C
C
/
/
/
/
A8
Cumul LOCA + séisme
C
C
/
/
/
/
145
Tableau des cumuls de chargements (1/2)
Situations exceptionnelles
Situations normales 146
1
Construction
X
X
X
X
2
Fonctionnement normal
X
X
X
X
3
Fonct.normal + charges climat.
X
X
X
X
4
Séisme d’inspection
X
X
X
X
5
Nappe phréatique
X
X
X
X
6
Temp. excep. eau
X
X
7
Climat exception.
X
X
8
Essais
X
X
X
X
X X
X
Externe
Interne
Actions accidentelles
Autres (séisme d’inspection, …)
Température extérieure
Actions variables
Charges de construction ou exploitation
Nom
Précontrainte
N°
Charges permanentes
Actions permanentes
Tableau des cumuls de chargements (2/2)
Situations accidentelles 147
9
LOCA
X
X
10
Acc (0,55 MPa)
X
X
X
X
11
SA (0,65 MPa)
X
X
X
X
12
RTHE
X
X
X
X
13
Missile interne
X
X
X
X
14
Temp. Acc. Eau
X
15
Séisme + vibrations
X
16
Chute d’avion
17
Externe
Interne
Actions accidentelles
Autres (séisme d’inspection, …)
Température extérieure
Actions variables
Charges de construction ou exploitation
Nom
Précontrainte
N°
Charges permanentes
Actions permanentes
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Explosion
X
X
X
X
X
18
Inondation
X
X
X
X
X
X
19
LOCA + DE
X
X
X
X
X
X
20
DE + climat
X
X
X
X
EPR Technical Code for Civil works ETC-C = RCC-G 88 adapté au contexte EPR (même structure)
1. Partie 1 : Conception Actions et combinaisons d’actions Structures en béton Pièces métalliques participant à l’étanchéité Revêtement des piscines Structures métalliques Ancrages des platines
Annexes (analyse sismique, retrait et fluage, méthode simplifiée pour l’impact avion militaire, formule de perforation)
2. Partie 2 : Réalisation Sol, Béton, Parements et coffrages, armatures pour béton armé, Précontrainte, Traversées, Liner et Revêtements des piscines, structures métalliques, Tolérances
3. Partie 3 : Instrumentation et essais Essais d’étanchéité Instrumentation et essai de résistance
148
Évolution de la réglementation Conception du Parc ... Normes
EN
produits
NF
Règles : BAEL BPEL CM NV PS DTU
RCC-G CST- CRT
EN
NF AT Avis Techniques
Circulaires
Règlements (Arrêtés, Décrets)
ETC-C EUROCODES STRUCTURAUX (EN + NF avec annexes nationales)
AT
ATE RECOMMANDATIONS
Agréments Techniques Européens
Documents d’accompagnement
et EPR 149
Arrêtés et Décrets
Recom mandations
Partie 1 - Critères paroi béton enceinte EPR /(900) Groupe 1
EPR et 900 : Service normal et épreuve
Limite Béton
Groupe 2
Groupe 3
EPR : P à 0,55 MPa, LOCA, DE
EPR : SA à 0,65 MPa et LOCA +DE
(900 : LOCA, DE)
(900 : LOCA +DE)
fck
εs ≤ 3‰
0,6*fck (0,6*fck)
Zone courante (dôme, cylindre)
Comp. Résiduelle
0 MPa
0 MPa
(précontrainte)
εs ≤ 10‰ 10 0,8 fy Aciers passifs
2/3 fy (2/3 fy )
Zones singulières (base du dôme, TAM, gousset)
2/3 fy
0,8 fy
Aciers passifs extrados
εs ≤ 10‰ 10
(2/3 fy )
2/3 fy Aciers passifs intrados
150
2/3 fy
εs ≤ 10‰ 10
Partie 1 - Critères peau métallique
CHARGEMENTS
Groupe 1
Groupes 2 et 3
Groupe 3bis
Service Normal Epreuve
(0.55MPa), LOCA, DE, SA (0.65 MPa), LOCA+DE
Déflagration H2 450 °C local
0,002 0,004 0,001 0,002
0,005 0,014 0,003 0,010
0,25 du min (0,67 Fy ; 0,5 Fu )
0,5 du
LINER DEFORM. ADM. : compression de membrane compression de membr. + flexion traction de membrane traction de membr. + flexion
0,010
ANCRAGES DEPLACEMENTS ADM. EFFORTS ADMISSIBLES
min (0,9 Fy ; 0,7 Fu )
Nouveautés par rapport au 900 : - critère de déformation de la peau pour l’effet local de la déflagration hydrogène - limitation d’effort dans les ancrages rajoutée en sit. Acc. et critère relaxé / Fu
151
SOMMAIRE Rappel des enjeux stratégiques et économiques des outils de production électrique
Contexte de constructions de centrales nucléaires
Cas particulier de l’EPR de Flamanville 3
Organisation industrielle du projet EPR de Flamanville 3
Organisation générale du projet
Organisation pour la conception et de la réalisation du Génie-Civil
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Introduction à la sûreté des centrales nucléaires
Application au réacteur EPR
La sûreté et le Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3
Éléments de conception du Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3
Introduction à la doctrine du Génie-Civil nucléaire
Cas d’études particuliers: séisme, chute d’avion, retrait…
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Éléments de la réalisation du Génie-Civil de l’EPR de Flamanville 3 152
Cas particulier de la chute d’avion
Coque avion Bâtiment 2 des auxiliaires de sauvegarde
Bâtiment 1 des auxiliaires de sauvegarde
Bâtiment 3 des auxiliaires de sauvegarde
Bâtiment réacteur
Protection par coque en béton armé Bâtiment combustible
Protection par séparation Protection standard 153
Bâtiment 1 des diesels
Bâtiment 2 des diesels Bâtiment d'accès
Bâtiment 4 des auxiliaires de sauvegarde
Bâtiment des auxiliaires nucléaires
Accès matériel
154
Cas particulier de la chute d’avion Type d’avions considéré
120 Force (MN) 110
Aviation
générale (LearJet et Cessna)
C2
100 90 80
Aviation
militaire (C1-C2)
70 C1
60 50
Aviation
commerciale
40 30 20
Type d’analyse réalisée
10 0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Time (ms)
155
Calcul
locaux contre la perforation
Calcul
semi-locaux contre l’endomagement localisé
Calcul
globaux contre l’ébranlement
Load time diagrams
Cas particulier de la chute d’avion Modèle dynamique pour la chute d’avion et le séisme
156
Cas particulier de la chute d’avion
Méthode simplifiée (étude paramétrique) Simplified method ETC-C:
Non linear method adapted to the military airplane for EPR
Mixed analysis for the combined effect punching- bending
F(t)
Mc Kc
Ms Md Mc
Rc
Md
d Kd
a
Rd
Ms
d
r
Ks
Rs d
157
Cas particulier du séisme Modelling of the soil Modelling of civil structures Model of soil- structure interaction:
Impedance functions method
Classi
Modal analysis, modal damping Response analysis
time-histories
spectrum response
Envelop , broadening and smoothing of spectra
158
Introduction To EPR Seismic Design
Safety Significance Of Seismic Design
Seismic Design: Safety Requests Safety Classified Components And Buildings (For Instance NI Buildings) Non Safety Classified Components Or Buildings But For Which Failure Remains Unacceptable Because Of Their Consequences For Safety Classified Buildings Or Components (For Instance Operation Building)
Seismic Design: Other Requests Buildings Or Components Which Are Not Involved In Safety Concern But For Which Civil Regulation Implies Classical Seismic Design Or EDF Requires Minimal Seismic Design
159
Introduction To EPR Seismic Design Safety Significance Of Seismic Design Safety Classification For Buildings (Sub-Chapter 3.2 Of PSAR) C1 “Classification related to external hazards thus concerns buildings which house either equipment that ensures F1 functions, or radioactive materials…A building is classified C1 if it houses or supports: either equipment which fulfils F1 functions, or components liable to contain radioactive materials, therefore classified mechanical M1, M2 or M3.Other buildings are not safety classified: NCB”.
Seismic Classification For Buildings (Sub-Chapter 3.2 Of PSAR) SC1 “Equipment which fulfils F1 functions or is M1-classified, and C1-classified buildings must be seismic class 1. M2- or M3-classified components may be classified as seismic 1 class on a case by case basis in the light of the containment function functional analysis, and taking building requirements into account. Generally speaking, systems which fulfil F2 functions need not be SC1.” SC2 ”Equipment and structures which have to protect or can have an unacceptable impact on seismic class 1 equipment are seismic class 2”
160
Introduction To EPR Seismic Design Safety Significance Of Seismic Design Désignation des ouvrages
Classement de sûreté
Classement sismique
Classé catégorie 1 (C1) Classé catégorie 1 (C1) Classé catégorie 1 (C1) Classé catégorie 1 (C1) Classé catégorie 1 (C1) Classé catégorie 1 (C1) Classé catégorie 1 (C1) Classé catégorie 1 (C1) Non classé
Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 2 (SC2)
Classé catégorie 1 (C1)
Classe sismique 1 (SC1)
Non classé
Classe sismique 2 (SC2)
Non classé Non classé
Classe sismique 2 (SC2) Non
Classé catégorie 1 (C1) Classé catégorie 1 (C1) Non classé Non classé Non classé Non classé Non classé Non classé Non classé
Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 1 (SC1) Non Classe sismique 2 (SC2) Non Classe sismique 2 (SC2) Non Non Non
Ilot Nucléaire - Radier commun - Bâtiment Réacteur (HR ou BR) - Bâtiment Electrique et de Sauvegarde div 1 et 4 (HL 1&4 ou BAS/BL 1&4) - Bâtiment Electrique et de Sauvegarde div 2 et 3 (HL 2&3 ou BAS/BL 2&3) - Bâtiment Combustible (HK ou BK) - Coque Avion - Bâtiment des Auxiliaires Nucléaires (HN ou BAN) - Bâtiments des Diesels (HDA, HDB, HDC, HDD ou BD) - Tour d'accès (HW) - Bâtiment de Traitement des Effluents (HQB ou BTE) et Bâtiment d'entreposage (HQA) - Cheminée DWN
Ilot Conventionnel - La Salle des Machines (HM ou SdM) - Bâtiment Electrique Non Classé (HF ou BLNC)
Ouvrages de site - Station de Pompage (HPA, HPB, HPC, HPD ou SdP) - Ouvrage de Rejet et de Pré-rejet (HC) - Bâtiment de collecte et de traitement des effluents de site (HX) - Pôle Opérationnel d'Exploitation (HB ou POE) - Plateforme d'évacuation d'énergie (HJ, HT) - Bâtiment de stockage gaz (HZ ou BZ) - Passerelle inter-bâtiments - Extension métallique du bâtiment combustible - Laverie
161
Introduction To EPR Seismic Design
C1-SC1 NCB-SC2 NCB-NSC
162
Introduction To EPR Seismic Design
Rules And Regulations Framework Of Seismic Design (French Context)
163
RFS 2001- 01
Seismic Motions Definition For Nuclear Facilities
RFS I.3.b
Seismic Instrumentation Definition For Nuclear Facilities
RFS I.3.c
Geological and Geotechnical Studies For Nuclear Sites
ASN GUIDE 2/01
Civil Works Seismic Design Rules
ETC-C
EPR Technical Code For Civil Works
Introduction To EPR Seismic Design Main Topics Identification For Seismic Design In Nuclear Practice
Design Basic Earthquake Motions
Foundation Soil Properties
Buildings Characteristics (And Components Ones If Necessary)
Design Principles And Specific Construction Recommendations
Seismic Loading and Loads Combination
Soil Structure Interaction
Buildings Model
Calculation methods
164
Introduction To EPR Seismic Design Main Outcomes Identification For Seismic Design In Nuclear Practice Soil Spectra : Free Field Spectra • SMHV And SMS Spectra • Minimal Spectra (scaled at 0.1g) and Paleo-Earthquake Spectra Design Basis Spectra (Soil): Used For Civil Works Design • Standard Spectra : For Standard Structures Of Nuclear Island Design • Site Specific Spectra : For Site Specific Structures Of Nuclear Island Design Floor Response Spectra : For Components Design Including The Effects Of • Soil Structure Interaction • Buildings 3D Dynamic Behaviour 165
Seismic Hazard Definition: RFS 2001-01 Application
RFS 2001-01 Outcomes This rule aims to define acceptable method to determine seismic motions which
have to be taken into account for seismic design of nuclear facilities. This rule is based on a deterministic approach and provides among other things Free Field Soil Spectra to be considered for seismic design.
166
Seismic Hazard Definition: RFS 2001-01 Application Sismotectonic Zoning Seismic Avtivity Data Base Closest Transfer Intensity Decraese
VIII
VIII-IX
VI
VII
VII
Domaine 3 : Famille de failles
VII V
SITE Domaine 2 VI Domaine 1
167
Seismic Hazard Definition: RFS 2001-01 Application Earthquake Historical Database
168
Intensité Observée (MSK)
Seismic Hazard Definition: RFS 2001-01 Application +σ courbe théorique −σ A B C
Io - I = k.m.Log(D/h) + α.(D - h)
8.0
k = 3,36
m=1
α = 1.10-5
Io = 8 M = 5.86 h = 16.0 km
7.0
6.0
5.0
4.0
Sé ism e n° 880001 d u 12/ 5/ 1682 ( A) HAUTES-VO SG ES ( REMIREMO NT) 3.0 0
50
100
150
200
250
300
Distance Epicentrale (km)
169
350
400
Seismic Hazard Definition: RFS 2001-01 Application
M = 0,44.I + 1,48.Log(D) + 0,48 • M = Magnitude (ML LDG) • I = MSK Intensity at one point
• D = Focal Distance (D= √(R/h))
I SMS = I SHMV +1 Or M SMS = M SMHV + 0.5 • SMHV : Maximum Historically Expected Earthquake • SMS : Safety Increased Earthquake Or Site Specific Safe Shutdown Earthquake (SSE) 170
Seismic Hazard Definition: RFS 2001-01 Application
Magnitude
Earthquake Records Database Répartition des enregistrements de la base
8
Nombre d’enregistrements Italie 480 Etats-Unis 163 Grèce 82 Géorgie 58 Yougoslavie 52 Iran 37 Turquie 24 Slovénie 20 Arménie 18 Algérie 15 Portugal 6 Espagne 4 Bosnie-H. 2 Croatie 2 Macédoine 2 TOTAL 965 Pays
7.5
7
6.5
6
5.5
5
4.5 sol moyen (678)
4
rocher (287)
3.5 1
171
10
100
Distance (km)
1000
% 49.7 16.9 8.5 6 5.4 3.8 2.5 2.1 1.9 1.6 0.6 0.4 0.2 0.2 0.2 100.0 %
Seismic Hazard Definition: RFS 2001-01 Application
Free Field Spectra Earthquake
1
Country
Date
Latitude
Longitude
Depth
Ms
Potenza
Italy
5-mai-90
40.65°
15.92°
12 km
5.6
Stationname
Country
Brienza, NS
Italy
Epicentral distance 31 km
Foundation category stiff soil
Peak acceleration 0.944 m/s²
Peak velocity 3.734 cm/s
Accélérogramme
Accélération (m/s²)
Accélération (m/s²)
Station
Name
0.8 0.6 0.4 0.2
10
Local intensity VII (MCS)
Spectre de réponse
1
0 -0.2
0.1
-0.4 -0.6 -0.8 -1 0
5
10
15
20
25
30
Temps (s)
35
0.01 0.1
1
10
100 Fréq (Hz)
172
Seismic Hazard Definition: RFS 2001-01 Application Free Field Spectra Horizontal pseudo-acceleration Spectra are calculated by :
Log10S(f) = a(f).M + b(f).D – Log10D + c(f) S: a, b, c : f: M: D:
173
Pseudo-Acceleration response spectra. Coefficients, depending on frequency and damping (obtained by statistical regression from natural seismic records data base). Frequency. Seismic magnitude. Focal distance = r² + h² with r = epicentral distance, h = focal depth
Seismic Hazard Definition: RFS 2001-01 Application Free Field Spectra
Spectres de sol amortissement 5%
Accélération (g)
1
0.1
0.01 0.1
1 h
R
D
│
SMHV
VII │5.20
12
12
17
│
VI-VII (6.59) │moyen
0.089
SMS
VIII │5.70
12
12
17
│ VII-VIII (7.73) │moyen
0.127
séisme
Io │
M
NRC 0.15 g Minimal forfaitaire sol moyen
174
Fréqence (Hz)
10 Isite
│sol
PGA (g)
100
Seismic Hazard Definition: RFS 2001-01 Application Main Outcomes Identification For Seismic Design In Nuclear Practice Soil Spectra : Free Field Spectra • SMHV And SMS Spectra • Minimal Spectra (scaled at 0.1g) and Paleo-Earthquake Spectra Design Basis Spectra (Soil): Used For Civil Works Design • Standard Spectra : For Standard Structures Of Nuclear Island Design • Site Specific Spectra : For Site Specific Structures Of Nuclear Island Design Floor Response Spectra : For Components Design Including The Effects Of • Soil Structure Interaction • Buildings 3D Dynamic Behaviour 175
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application Earthquake Action Definition Site Specific Safe Shutdown Earthquake (SSE) Deterministic Approach (SMS) in French context according to RFS 2001-01 Other approach remains possible in other context
Design Basis Earthquake (DE) DE must cover SSE, PE and ME according to Guide ASN (site dependent) DE can also be defined as one all-in seismic motion covering most of SSE and PE (ETC-C) to become independent of site conditions
Inspection earthquake A lower level earthquake is defined as an inspection basis earthquake under which operating is not affected
176
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application
Design Basis Earthquake (DE)
SMS (M=5,73 – D=19km) I0=VII-VIII Flamanville Site SSE
177
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application Seismic Loads Combination
[G ,W , S , T , P ] + ϕ [Q ] + [ E ] + ψ [ F ] Design Earthquake Variable Actions (can be affected by a coefficient φ≤1) Permanent or quasi permanent actions (including prestressing for Containement Shell only)
178
Other accidental Action (LOCA) for specific combination- Generally ψ=0
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application Seismic Behaviour Requirements
When necessary, seismic class 1 structures requirements are operability
required during or after an earthquake, functional capability, integrity, stability. Seismic class 2 equipments/structures are designed using methods
appropriate to their requirements. Generally, the requirement for seismic class 2 structures is stability and requirements for seismic class 2 equipment are stability and/or integrity.
179
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application Seismic Design Basic Principles Building Regularity – Continuous bracing (Fuel Building Adaptations) Foundations monolithism (Common raft) Distance between separated buildings (30 cm to 40 cm between HW/HL and
HN/HK-HL)
1 9
180
2 2
2 6
1 9
2 2
2 6
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application
Materials Properties Design compressive and tensile strengths Concrete Reinforcing Bar
f cd =
f ck
γc
and
f yk = 500 MPa
γc
Partial Factors for materials (ULS)
(α cc = α ct = 1)
High Ductility Bars (class B )
with ε uk ≥ 5% and ε ud = 0,9ε uk
181
f ctd =
f ctk , 0, 05
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application
Materials Properties Concrete Elastic Modulus EN 1992-1-1
Damping for material
182
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application
Materials Properties Flamanville Soil Properties Range 2/3 – 3/2 Around The Mean Characteristic 2 Soils Layers - Layer 1: 6m of Crack Granite - Layer 2: 500m of Compact Granite
183
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application
Soil Structure Interaction Principles
Finite Element Or Impedance Method Spatial Variation Of The Free Field Motion 3D Effects Effect Of Embedment If Significant Raft Uplifting Interative process by cancelling tensile forces for soil reactions if compressed interface area is lower than 90% of the total interface area Non linear time history analysis (or equivalent static analysis taking into account the uplift) when if compressed interface area is lower than 70% of the total interface are
184
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application
Soil Structure Interaction Principles
Soil+Foundation
G1, E1
G2, E2
185
Impedance Functions
Soil-Structure interaction
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application Soil Structure Interaction: Impedance Function
186
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application Buildings Modelling and Dynamic Calculations GENERAL DYNAMIC ANALYSIS FOR NUCLEAR ISLAND BUILDINGS (*) SOFTWARE
ASTER
MODELLING TYPE
3D FE MODEL
FINITE ELEMENTS TYPE
SHELLS + PLATES + BEAMS
MESH
SLABS + WALLS + COLUMNS + MAIN OPENINGS
BEHAVIOUR LAW
LINEAR ELASTIC
SSI
MISS3D – FLAMANVILLE SITE CONDITIONS
METHOD OF ANALYSIS
MODAL SPECTRAL ANALYSIS GLOBAL STRUCTURES CALCULATION
SOFTWARE
HERCULE (ASTHER-HERAST)
MODEL AND BEHAVIOUR
SAME MODEL AND BEHAVIOUR
METHOD OF ANALYSIS
EQUIVALENT STATIC ANALYSIS (LOADS COMBINATIONS)
187
(*) Except For HR And HD
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application
188
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application
189
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application
190
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application GLOBAL STRUCTURES CALCULATION FOR REACTOR BUILDING
191
SOFTWARE
ANSYS
MODEL AND BEHAVIOUR
SAME BEHAVIOUR BUT VOLUMIC FINITE ELEMENT FOR CONTAINMENT
METHOD OF ANALYSIS
EQUIVALENT STATIC ANALYSIS (LOADS COMBINATIONS)
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application SPECIFIC DYNAMIC ANALYSIS FOR DIESEL BUILDING SOFTWARE
ASTER
MODELING TYPE
3D FE MODEL
FINITE ELEMENTS TYPE
SHELLS + PLATES + BEAMS
MESH
SLABS + WALLS + COLUMNS + MAIN OPENINGS
BEHAVIOUR
LINEAR ELASTIC FOR MATERIALS
SSI
MISS3D – FLAMANVILLE SITE CONDITIONS
METHOD OF ANALYSIS
NON LINEAR TIME HISTORY ANALYSIS (RAFT UPLIFT) GLOBAL STRUCTURES CALCULATION
SOFTWARE
HERCULE (ASTHER-HERAST)
MODEL AND BEHAVIOUR
SAME MODEL AND BEHAVIOUR
METHOD OF ANALYSIS
EQUIVALENT STATIC ANALYSIS (LOADS COMBINATIONS)
192
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application
Désignation des ouvrages
Classement de sûreté
Classement sismique
Niveau sismique
Classé catégorie 1 (C1) Classé catégorie 1 (C1) Classé catégorie 1 (C1) Classé catégorie 1 (C1) Classé catégorie 1 (C1) Classé catégorie 1 (C1) Classé catégorie 1 (C1) Classé catégorie 1 (C1) Non classé
Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 2 (SC2)
0,25g 0,25g 0,25g 0,25g 0,25g 0,25g 0,25g 0,25g 0,25g
Classé catégorie 1 (C1)
Classe sismique 1 (SC1)
0,25g
Non classé
Classe sismique 2 (SC2)
0,25g
Non classé Non classé
Classe sismique 2 (SC2) Non
0,20g 0,10g
Classé catégorie 1 (C1) Classé catégorie 1 (C1) Non classé Non classé Non classé Non classé Non classé Non classé Non classé
Classe sismique 1 (SC1) Classe sismique 1 (SC1) Non Classe sismique 2 (SC2) Non Classe sismique 2 (SC2) Non Non Non
0,20g 0,20g 0,10g 0,20g 0,10g 0,20g 0,10g 0,10g 0,10g
Ilot Nucléaire - Radier commun - Bâtiment Réacteur (HR ou BR) - Bâtiment Electrique et de Sauvegarde div 1 et 4 (HL 1&4 ou BAS/BL 1&4) - Bâtiment Electrique et de Sauvegarde div 2 et 3 (HL 2&3 ou BAS/BL 2&3) - Bâtiment Combustible (HK ou BK) - Coque Avion - Bâtiment des Auxiliaires Nucléaires (HN ou BAN) - Bâtiments des Diesels (HDA, HDB, HDC, HDD ou BD) - Tour d'accès (HW) - Bâtiment de Traitement des Effluents (HQB ou BTE) et Bâtiment d'entreposage (HQA) - Cheminée DWN
Ilot Conventionnel - La Salle des Machines (HM ou SdM) - Bâtiment Electrique Non Classé (HF ou BLNC)
Ouvrages de site - Station de Pompage (HPA, HPB, HPC, HPD ou SdP) - Ouvrage de Rejet et de Pré-rejet (HC) - Bâtiment de collecte et de traitement des effluents de site (HX) - Pôle Opérationnel d'Exploitation (HB ou POE) - Plateforme d'évacuation d'énergie (HJ, HT) - Bâtiment de stockage gaz (HZ ou BZ) - Passerelle inter-bâtiments - Extension métallique du bâtiment combustible - Laverie
193
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application 0,10g
0,10g 0,20g
0,25g
0,25g 0,20g
0,25g 0,25g
0,20g
0,25g
0,20g
0,25g
C1-SC1
0,10g
NCB-SC2 NCB-NSC
194
0,20g
0,10g
EPR Civil Work Seismic Design: ETC-C Application Main Outcomes Identification For Seismic Design In Nuclear Practice Soil Spectra : Free Field Spectra • SMHV And SMS Spectra • Minimal Spectra (scaled at 0.1g) and Paleo-Earthquake Spectra Design Basis Spectra (Soil): Used For Civil Works Design • Standard Spectra : For Standard Structures Of Nuclear Island Design • Site Specific Spectra : For Site Specific Structures Of Nuclear Island Design Floor Response Spectra : For Components Design Including The Effects Of • Soil Structure Interaction • Buildings 3D Dynamic Behaviour 195
EPR Components Seismic Design: ETC-C Application
Design Basis Earthquake (DE)
SMS (M=5,73 – D=19km) I0=VII-VIII Flamanville Site SSE
196
EPR Components Seismic Design: ETC-C Application Dynamic coupling criteria (also for CW seismic design)
Coupled analysis (between CW and Equipment) is required for
Rm>0,1 Coupled analysis is required for 0,01
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