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Entrepôt pour combustible nucléaire irradié — Temelín, République tchèque

Fin de la construction: 
Jan-2010
Logiciel: 
Pays: 
Czech Republic

L'entrepôt est divisé en deux parties : l'unité réceptrice et l'unité de stockage. Il s'agit d'une structure en béton armé monolithe surmontée d'une toiture en béton précontraint, monolithe également La partie réservée au stockage mesure 46,7 mètres par 74 de large et a une hauteur de 24,3 mètres. La partie réceptrice mesure quant à elle 25,5 mètres par 67 de large sur 25,85 mètres de haut. La structure repose sur des semelles de fondation en béton robustes à deux segments, qui ensemble forment une grille solide. La construction de la toiture est conçue de manière préfabriquée et monolithe. Les poutres précontraintes ne reposent pas sur des appuis lors du coulage du béton des dalles et des poutres en vue de soutenir le poids du coffrage et du béton.

Conception initiale et analyse structurelle

Cette structure est conçue dans le strict respect des normes internationales relatives à la sécurité des centrales nucléaires, qui ont la priorité sur les Eurocodes et représentent un cadre normatif et législatif très dense.
Les combinaisons de charges de base et spéciales sont évaluées conformément aux dispositions des normes de sûreté nucléaire (NS-G) et des Documents techniques (TECDOC) de l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA) ainsi que d'autres réglementations en vigueur. La combinaison de base régit les charges dominantes, à savoir celles exercées par les ponts roulants, le vent et la neige, ainsi que les efforts normaux et les températures en fonctionnement.
Les combinaisons accidentelles sont prises en compte séparément sous la forme de combinaisons avec charge constante :

Charge sismique — Niveau de séisme maximal calculé (niveau SL-2 selon la norme AIEA). La probabilité de survenance d'un tel incident est de un tous les 10 000 ans et les valeurs ont 95 % de chances de ne pas être dépassées.

  • Impact causé par l'écrasement d'un avion — Un accident d'un avion léger, d'environ 2 tonnes, qui percuterait la centrale à 200 km/h, est défini comme provoquant une impulsion de 2,2 mN, avec une durée de pulsations de 34 ms.
  • Charge de vent extrême — 68m/s.
  • Charge de neige extrême — 1,60 kNm-2.
  • Charges thermiques extrêmes — Température annuelle maximale de + 45,6°C et température annuelle minimale de - 45,9°C.
  • Charge d'explosions — Pression interne sur l'onde de choc à l'avant de 6 kPa.

Plusieurs modèles 2D et 3D ont été créés dans Scia Engineer et Nexis (ESA-Prima Win) aux fins d'analyse statique et dynamique globale. Nous avons également réalisé des contrôles des résultats dans d'autres logiciels de référence utilisés pour accroître la sécurité de la construction des centrales nucléaires. Deux modèles ont été créés : un pour l'ensemble, regroupant la partie réceptrice et la partie de stockage, et un autre en séparant les deux parties. Les objets ont été modélisés comme des barres et des parois auxquelles ont été ajoutées des plaques (selon le modèle de Mindlin). Des éléments plaque-paroi ont été utilisés pour les treillis et poteaux de grandes dimensions, tandis que les poteaux et poutres ont été modélisés comme des barres agissant comme des sections en T. Pour ces dernières, les efforts pertinents de la dalle ou paroi ont été intégrés dans les nervures. Le comportement non linéaire et le calcul de l'exécution graduelle, avec prise en compte du fluage et du retrait du béton, ont également été modélisés, de même que les interactions sol-structure. Les fondations ont été conçues selon le modèle de sol de Winkler-Pasternak et les conditions de bord, calculées conformément au modèle de Kolář-Němec. Les valeurs de sol de fondation ont été déterminées d'après les interactions et soumises aux contrôles requis dans Soilin.

Des modèles 2D et 3D ont été utilisés pour l'analyse dynamique, dont les calculs ont été réalisés pour 100 modes et fréquences propres, dans la plage de fréquences comprises entre 1,80 et 13,3 Hz. Nous avons eu recours à la décomposition des modes propres sismiques pour déterminer les effets sismiques (analyse modale). La conception d'installations nucléaires nécessite l'application de spectres de réponse développés dans le cadre des études NUREG. Dans la mesure où la charge sismique, en dehors des zones à fort risque sismique, appartient à un groupe de charges accidentelles, il est presque toujours nécessaire d'utiliser la réserve plastique si l'on tient compte de la ductilité de la structure. Le calcul de la charge liée à l'impact causé par l'écrasement d'un avion a été résolu grâce à la réponse à une charge dynamique, selon la méthode dite d'intégration directe. Parallèlement, la charge dynamique a été transférée vers une charge quasi statique suivant la théorie de l'impact élasto-plastique, en tenant compte de la masse oscillante de la structure. Lors du dimensionnement des poutres, la redistribution des efforts due aux différences de retrait des anciens treillis préfabriqués et dalles monolithiques ainsi que les effets rhéologiques de la structure statiquement indéterminée ont été pris en considération.

Conclusion

La conception de l'entrepôt pour combustible nucléaire irradié s'est révélée très compliquée. La qualité de l'ouvrage répond aux exigences strictes du projet. Par ailleurs, le choix d'une structure monolithe avec toiture en béton précontraint monolithe constitue une approche économique par rapport aux solutions préfabriquées utilisées à l'étranger.