Brevet FR2000903A1 — publié le 19690919

i 2000903 La présente invention concerne un procédé pour la commande d'un réacteur nucléaire réfrigéré par de la vapeur d'eau. Ce procédé comporte une technique de démarrage pendant lequel un thermosurpresseur de vapeur d'eau se comporte d'abord en 5 condenseur à contact pendant le préchauffage du réacteur, ensuite en pompe à lnjecteur pendant le démarrage de la circulation du réfrigérant dans le réacteur et finalement en thermosurpresseur pendant le fonctionnement normal du réacteur. Les réactions de fission nucléaire en chaîne et lis 10 réacteurs dans lesquels elles ont lieu sont maintenant bien connus. Un réacteur typique comporte un ensemble de réaction en chaîne ou coeur formé d'éléments contenant le combustible nucléaire. Le combustible nucléaire est habituellement enfermé dans une enveloppe ou gaine conductrice de la chaleur et résls-15 tant à la corrosion. Le coeur du réacteur, formé d'un certain nombre de ces éléments combustibles espacés les uns des autres, est enfermé dans un récipient ou cuve sous pression à travers laquelle circule le réfrigérant. Le réfrigérant est chauffé pendant son passage entre les éléments combustibles par l'énergie 20 engendrée par la réaction de fission. Le réfrigérant chauffé quitte ensuite le réacteur pour l'utilisation de son énergie thermique pour un travail utile, et le réfrigérant refroidi est recyclé à travers le réacteur. Dans des réacteurs commerciaux typiques, le réfrlgé-25 rant est de l'eau qui peut être chauffée sous pression ou être évaporée dans le coeur. Des réacteurs utilisant de la vapeur d'eau comme réfrigérant ont été développés plus récemment. Dans les réacteurs de ce type, de la vapeur d'eau saturée ou saturante pénètre dans le coeur du réacteur, est surchauffée au passage à ^0 travers le coeur et échappe du réacteur, une partie subissant la détente jusqu'à une basse pression et étant condensée en effectuant un travail utile, et le reste étant désurchauffé en provoquant 1'évaporatlon de l'eau condensée recyclée dans le réacteur pour constituer l'eau d'alimentation. 35 Ce mode de fonctionnement est préféré pour- de nom breuses raisons car la vapeur d'eau haute pression à haute température est souvent plus utile que la vapeur d'eau basse pression et à basse température produite dans les réacteurs 69 01693 2 2000903 habituels à eau sous pression et à eau bouillante. Par exemple, les turbines entraînant des génératrices électriques ont habituellement un meilleur rendement et sont plus économiques quand elles sont entraînées par de la vapeur d'eau surchauffée au lieu de 5 vapeur d'eau saturée. Cependant, un problème important pour ces réacteurs réfrigérés par de la vapeur d'eau résulte des quantités importantes de vapeur d'eau devant être recyclées à travers le coeur du réacteur, La plus grande partie de la vapeur d'eau surchauffée 10 produite dans le réacteur doit en général être utilisée pour évaporer l'eau d'alimentation dans vin désurchauffeur, une proportion relativement faible seulement de la vapeur d'eau surchauffée au degré Voulu passant au dispositif d'utilisation tel qu'une turbine. Le recyclage du mélange d'eau d'alimentation évaporée et 15 de vapeur d'eau désurchauffée vers le réacteur nécessite des pompes importantes et des quantités importantes d'énergie. Une économie appréciable peut clairement être obtenue par un perfectionnement relativement peu important du recyclage de la-vapeur d'eau dans ces réacteurs. 20 De même, 11 existe des problèmes en ce qui concerne le démarrage simple et sûr d'un réacteur réfrigéré par de la vapeur d'eau à partir de l'état "froid" dans lequel le coeur du réacteur est noyé d'eau et la réactlvlté du coeur et par suite la production de chaleur sont faibles, jusqu'aux conditions normales de 25 fonctionnement.pour lesquelles de la vapeur saturée traverse le coeur avec un débit Important et une production continue d'une quantité très importante de chaleur. : Il a été trouvé récemment qu'un "thermosurpresseur de vapeur d'eau" est un moyen hautement efficace pour faire clr-30 culer la vapeur d'eau saturée haute pression à travers le coeur d'un réacteur réfrigéré par de la vapeur d'eau. Cependant, les procédés habituels de démarrage ne conviennent pas avec un tel système. Quand le réacteur réfrigéré par de la vapeur d'eau 35 est noyé d'eau pendant l'arrêt, 11 est désirable, de- faire d'abord circuler l'eau à travers le coeur, de la convertir en vapeur d'eau, et ensuite de convertir le système pour la circulation de vapeur d'eau en tant que réfrigérant pour le réacteur. Cette 69 01693 transition est souvent difficile. Il est particulièrement désirable que le nombre de points de pénétration à travers la cuve sous pression du réacteur soit aussi réduit que possible. Il est indésirable aussi du point de vue économique d'utiliser des 5 équipements extérieurs, des canalisations et autres dispositifs très Importants pendant le démarrage lorsqu'un tel équipement ne doit pas assurer de fonction indispensable pendant le fonctionnement normal du réacteur. Il est par suite nécessaire de disposer d'un système 10 simple et sûr pour démarrer un réacteur réfrigéré par de la vapeur d'eau en utilisant des thermosurpresseurs de vapeur d'eau pour faire circuler le réfrigérant à travers le coeur. La présente invention a pour objet un système de démarrage des réacteurs réfrigérés par de la vapeur d'eau ne présentant 15 pas les inconvénients ci-dessus et en particulier tan procédé et i un appareil pour démarrer un réacteur réfrigéré par de la vapeur d'eau en utilisant un dispositif de circulation du réfrigérant comportant des thermosurpresseurs de vapeur d'eau, le.système de circulation du réfrigérant pouvant fonctionner avec un réfrigérant 20 liquide ou sous la forme de vapeur d'eau et aussi permettant la réduction au minimum du nombre et des dimensions des points de pénétration à travers la cuve sous pression du réacteur. Un système de démarrage pour réacteur réfrigéré par la vapeur d'eau comporte au moins un thermosurpresseur agissant en 25 condenseur à contact pour chauffer l'eau dans le réacteur et ensuite en pompe à lnjecteur pendant le démarrage, avec transition progressive au fonctionnement en thermosurpresseur de vapeur d'eau avec chauffage simultané des'diffécents éléments et des différentes canalisations de l'équipement jusqu'à la température normale de 30 fonctionnement. Ce système de circulation est simple et économique car Un organe de l'équipement assure des fonctions multiples. Lréqulpement de démarrage situé'à l'extérieur du réacteur est limité à une chaudière classique simple fournissant la vapeur d'eau de démarrage pour faire fonctionner le thermosurpresseur 35 sur le mode de pompe à lnjecteur. De même, le système est particulièrement sûr et simple parce qu'il suffit de l'addition d'un seul point de pénétration à travers la cuve sous pression pour la canalisation de vapeur 69 01693 2000903 d'eau de démarrage et parce qu'un nombre important de pompes de démarrage et de canalisations associées extérieures au réacteur ne sont pas nécessaires. De même, le démarrage est progressif avec chauffage progressif de toutes les parties et augmentation 5 lente de la pression. Le réacteur peut être arrêté facilement et rapidement à n'importe quel moment pendant le démarrage avec maintien de la circulation de réfrigérant nécessaire après l'arrêt, les thermosurpresseurs fonctionnant alors sur ]e modede pompes à lnjecteurs. 10 Les caractéristiques de l'invention ressortlront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est le schéma général d'un équipement 15 pour la production d'énergie oeBipo-ntant un système de circulation et de démarrage selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, - la flgure 2 est une vue en perspective et en coupe d'un thermosurpresseur puuvanl fonctionner en pompe à lnjecteur pendant le démarrage, suivant un mode de mise en oeuvre de l'in- 20 ventlon, - la figure 3 représente un ensemble à lnjecteur et pulvérisateur suivant un autre mode dé mise en oeuvre de l'invention et, - la figure 4 représente en coupe une disposition 25 selon l'invention d'un' thermosurpresseur de vapeur d'eau à l'intérieur de la cuve sous pression. La figure 1 représente schématiquement un équipement pour la production d'énergie comprenant un réacteur nucléaire 10 fournissant de la vapeur d'eau à line turbine 11. Le réacteur 10 30 comporte une cuve sous pression 12 de forme générale cylindrique fermée à l'extrémité inférieure par un fond bombé 13 et à l'extrémité supérieure par un couvercle amovible en dôme 14. La cuve 12 contient un coeur 15 à l'intérieur d'un écran 16 supporté par une partie Inférieure évasée circulaire 17. Le coeur comporte 35 des ouvertures ou passages indiqués schématiquement en 18 pour la circulation du réfrigérant. Le réfrigérant sous la forme de vapeur d'eau saturée pénètre dans le coeur 15 à partir d'une chambre d'entrée inférieure 19 et sort du coeur à l'état surchauffé vers la chambre supérieure de sortie 20, La réactivlté du 69 01693 5 2000903 coeur 15, et par suite la production d'énergie sont réglées par des barres de commande engagées dans le coeur à travers le fond du réacteur. Une seule barre de commande est représentée en 21 pour simplifier le dessin. L'espace annulaire compris entre \ 5 l'écran 16 et la paroi Cylindrique de la cuve sous pression 12 est rempli d'eau jusqu'au niveau indiqué par la ligne en tirets 22. Pendant le fonctionnement en régime normal du réacteur, la vapeur surchauffée sort de la chambre supérieure 20 à travers un conduit ascendant 23 et une canalisation de vapeur 24. 10 Une partie principale de la vapeur surchauffée passe dans le thermosurpresseur 25 à travers une vanne 26. Le reste de la vapeur d'eau surchauffée passe vers la turbine 11 à travers une vanne 27. La vapeur fait tourner la turbine 11 qui entraîne la génératrice électrique 28. La vanne de by-pass.29 est fermée pendant 15 le fonctionnement normal. La vapeur échappant de la turbine est condensée dans un condenseur principal >0 et l'eau condensée est pompée par une pompe 31 vers des réchauffeurs d'eau d'alimentation 32. L'eau "condensée est chauffée par de la vajieur d'eau prélevée de la turbine 11 à travers une canalisation 33 et une 20 vanne 34. L'eau condensée est refoulée par une pompe 35 des réchauffeurs 32 vers une bâche ou réservoir accumulateur 36. Le débit d'eau à partir du réservoir 36 est réglé par me vanne 37 vers les ajutages pulvérisateurs ^8 débouchant dans la section du col du thermosurpresseur 25. Pendant le fonctionnement en 25 régime stable, l'eau pénètre et sort du réservoir accumulateur 36 avec des débits sensiblement égaux. Pendant le passage de la quantité importante de vapeur d'eau surchauffée à travers le col du thermosurpresseur, de l'eau finement pulvérisée est Injectée dans le courant de vapeur d'eau surchauffée. L'eau est 30 ainsi évaporée en vapeur d'eau en désurchauffant la vapeur d'eau surchauffée d'entraînement avec augmentation de la pression dans la section divergente du thermosurpresseur. Cette vapeur d'eau alors saturée repasse dans la chambre d'entrée 19 du réacteur à travers la canalisation 39. Si désiré, un sécheur de vapeur 35 40 peut être intercalé dans la canalisation 39 pour éliminer l'eau ayant pu être entraînée dans la vapeur d'eau. L'eau collectée dans le sécheur 40 peut être renvoyée dans la canalisation d'eau d'alimentation. 69 01693 6 2000903 Une source extérieure de vapeur d'eau est nécessaire pour le démarrage du réacteur. Cette.source est constituée par une chaudière séparée chauffée par un combustible minéral 4l. Quand l'installation est arrêtée, le réacteur 10 5 comportant le coeur 15 et les chambres d'entrée et de sortie 19 et 20 est rempli d'eau. Les barres de commande 21 sont introduites complètement pour maintenir au niveau le plus faible possible la production de chaleur dans le coeur 15* Cette eau est .maintenue à une température basse par un système de clrcu-10 latlon comprenant une vanne 42, une pompe de circulation 43 et vin échangeur de chaleur 44 dans une canalisation 45. Pendant l'arrêt du réacteur, la boucle de circulation est isolée en fermant les vannes 26, 27 et 46. L'eau est pompée à travers l'échangeur de chaleur 44 à travers lequel elle est refroidie 15 avec un débit suffisant pour maintenir la température maximale désirée dans le réacteur. La première étape pour le démarrage de l'installation comporte la fermeture de la vanne 42 et l'ouverture des vannes 26 46 et 47 pour l'envol progressif de la vapeur d'eau de la chau-20 dière de démarrage 4l dans le thermosurpresseur 25, à travers un ajutage de pompe à lnjecteur 48 situé dans le thermosurpresseur 25 juste avant la section du col. L'eau circule alors à travers le thermosurpresseur, la canalisation 39» la chambre d'entrée 19, le coeur 15 la chambre de sortie 20, le conduit ascendant 23, la 25 canalisation 24 et la vanne 26 pour pénétrer dans le thermosurpresseur. La vapeur d'eau provenant de la chaudière de démarrage 41 chauffe progressivement l'eau et maintient la circulation. Quand cette vapeur d'eau se condense, la vanne de by-pass 29 est ouverte suffisamment pour drainer une quantité suffisante 30 d'eau du système afin de maintenir la pression au niveau désiré dans le réacteur. L'eau drainée ou purgée à travers la vanne 29 vers le condenseur principal 30 peut être pompée vers le réservoir accumulateur 36 pour y être conservée. Le thermosurpresseur 25 fonctionne à ce moment en condenseur à contact, 35 Pendant l'augmentation de la température et de la pression du réfrigérant circulant à travers le réacteur la vanne 49 peut être ouverte pour envoyer de la vapeur d'eau à la turbine 11 afin de chauffer cette partie du système. Bien que la vapeur d'eau provenant du réacteur puisse être utilisée r/our chauffer la turbine à partir d'un certain moment au cours du démarrage, 11 est désirable d'utiliser la vapeur d'eau produite à l'extérieur parce que la vapeur du réacteur peut contenir de petites quantltés de matières radioactives pouvant fuir à travers 5 les joints froids de la turbine. Quand la pression et la température atteignent dans le réacteur les valeurs voulues, en général 98 kg/cm2 et 3150C, une partie de l'eau du réacteur est évaporée et le reste est soufflé à travers la canalisation 24 et la vanne 29 vers le conden-10 seur principal quand le débit de vapeur d'eau augmente, ce qui vide coeur du réacteur. A ce moment, la vapeur d'eau saturée circule à travers le réacteur et le thermosurpresseur» Le thermosurpresseur 25 fonctionne alors en pompe à lnjecteur, la vapeur d'eau Injectée à travers l'ajutage de pompe à lnjecteur faisant 15 circuler la vapeur d'eau saturép à travers le réacteur. La pression est maintenue à la valeur désirée dans le réacteur par échappement de l'excédent de: vapeur d'eau à travers la vanne 29 vers le condenseur-principal. . La production de vapeur d'eau surchauffée est alors 20 démarrée en extrayant lentement les barres de commande 21 pour augmenter la production de chaleur dans le coeur 15# L'envol d'eau d'alimentation à travers les ajutages pulvérisateurs 38 est simultanément démarré par ouverture progressive de la vanne 37. Le thermosurpresseur continue à fonctionner en pompe à lnjecteur 25 parce que la quantité d'eau injectée à travers les ajutages pulvérisateurs J8 est suffisante seulement pour désurchauffer la vapeur, d'eau arrivant du réacteur à travers la vanne 26. A ce moment, la rotation de la turbine peut être démarrée soit par l'envol d'une quantité plus Importante de vapeur d'eau à travers 30 la vanne 49 soit par ouverture de la vanne 27 pour le passage de la vapeur d'eau du réacteur. Pendant l'ouverture progressive de la vanne 27, la vanne 29 est fermée progressivement jusqu'à ce que toute la vapeur d'eau ne passant pas à travers le thermosurpresseur passe à travers la turbine. 35 Quand la production de chaleur augmente dans le coeur 15, le degré de sur.chauffage de la vapeur d'eau atteignant le thermosurpresseur 25 S"travers la canalisation 24 et la vanne 26 augmenté, ce qui nécessite une augmentation de là quantité d'eau passant du réservoir 36 à travers la vanne 37# I»-'envol de vapeur 01693 8 2000903 d'eau à travers l'ajutage de pompe à lnjecteur 38 peut ainsi être progressivement arrêté. Le thermosurpresseur fonctionne ensuite entièrement en thermosurpresseur de vapeur. -La puissance peut ensuite être encore augmentée*en augmentant la production 5 de chaleur dans le coeur 15 tout en augmentant proportionnellement la quantité d'eau pulvérisée à travers les ajutages 38. Les vannes 47 et 49 sont fermées ce qui permet de maintenir la chaudière de démarrage 41 au régime d'attente. Les opérations cl-dessus sont sensiblement inversées 10 pour l'arrêt de l'installation. Quand la production de chaleur diminue dans le coeur 15 par introduction des barres de commande 21, la vapeur d'eau de la chaudière de démarrage 4l est envoyée à travers l'ajutage de pompe à lnjecteur pour que le thermosurpresseur fonctionne en pompe à lnjecteur et fasse circuler le 15 réfrigérant à travers le coeur 15 pendant le temps nécessaire pour le refroidissement progressif du réacteur. La figure 2 représente en perspective et en coupe un thermosurpresseur de vapeur d'eau particulièrement utile pour un système de circulation selon lrInvention. Ce thermosurpresseur 20 peut être utilisé à l'extérieur de la cuve sous pression du réacteur de la façon représentée sur la figure 1 ou à l'intérieur de la cuve de la façon représentée sur la figure 4. Le corps du thermosurpresseur comprend une section d'entréè fortement convergente 100, une section étroite de col 101 et une section 25 de diffuseur divergent 102- Une canalisation d'arrivée 103 à travers laquelle arrive la vapeur d'eau surchauffée de la chambre de sortie du réacteur est fixée au thermosurpresseur par des boulons traversant les brides 104 et 105. L'extrémité de sortie du diffuseur 102 comporte une bride 106 pour-le raccordement de 30 la canalisation à travers laquelle le réfrigérant est envoyé au réacteur. Un dispositif pulvérisateur est disposé dans la section du col 101 ou juste avant ce col pour la projection de gouttelettes d'eau finement divisées dans le courant de vapeur d'eau 35 traversant le thermosurpresseur» Suivant le mode de réalisation représenté sur la figure 2, le dispositif pulvérisateur comprend deux anneaux distributeurs profilés 107 et 108 situés dans la section d'entrée 100. L'eau arrive dans les anneaux distributeurs 107 et 108 à tr-avers des oenduits 109 et 110 qui servent aussi 69 01693 9 2000903 à maintenir les anneaux en place. Des tubes minces 111 dépassent des anneaux 107 efc 108 jusqu'au col 101. Quelques tubes sont seuls représentés pour rendre le dessin plus clair. Chaque tube comporte à l'extrémité aval un ou plusieurs petits orifices de 5 pulvérisation pour la projection de l'eau dans le col 101 à l'état de gouttelettes fines, ces gouttelettes s'évaporant en traversant l'appareil. Les brides 112 et 11? servant à la fixation de la section d'entrée 100 à la section 101 comportent des rainures circulaires pour former un conduit toroïdal ll4quand les brides 10 sont assemblées. L'eau est envoyée dans le conduit distributeur 114 à travers une ouverture 115 de la bride 112. Des ajutages pulvérisateurs 116 sont fixés dans des ouvertures de la paroi de la section d'entrée 100, ces ouvertures communiquant avec le conduit distributeur 114. Un seul ajutage 116 est représenté 15 sur la figure 2 pour simplifier le dessin. L'eau est envoyée aux ajutages 116 à travers un conduit 117 et une vanne 118. Des joints d'étanchélté sous la forme de' bagues toriques élastiques 119 sont placés entre les brides 112 et 113 à côté du conduit distributeur 114 pour empêcher les fuites d'eau. De légères 20 fuites ne sont pas un inconvénient appréciable quand"le thermosurpresseur est monté à l'intérieur de la cuve sous pression de la façon représentée sur la figure 4, car dans ce cas le thermosurpresseur est entouré d'eau. Un ajutage de pompe à lnjecteur 120 unique et de 25 dimension Importante est monté pour l'injection de vapeur d'eau à partir de la chaudière de démarrage pendant la période de démarrage de l'installation, comme 11 a été indiqué cl-dessus. L'ajutage lnjecteur 120 est placé suivant l'axe longitudinal du thermosurpresseur dans la section d'entrée en amont du col dans 30 la position permettant le fonctionnement optimal en pompe à lnjecteur. Suivant le mode de réalisation représenté sur la figure 2, l'ajutage lnjecteur 120 comporte une extrémité de sortie convergente 121 ayant approximativement la forme d'un tronc de cône. 35 Pour obtenir le meilleur rendement du thermosurpresseur de vapeur d'eau, la densité du fluide ne doit pas augmenter avant que la vitesse maximale du courant de vapeur d'eau soit atteinte. Par suite la pulvérisation des gouttelettes d'eau doit avoir lieu uniformément au point le plus étroit du col. La vitesse maximale du courant de vapeur d'eau doit être aussi grande que f.9 01693 io 2000903 possible pour obtenir à la sortie la- plus haute pression possible. Pour minimiser les pertes par frottements, le rapport entre la longueur et le diamètre du diffuseur sera aussi faible que possible dans la mesure admissible pour une transition douce de la 5 grande vitesse à la haute pression dans le courant de vapeur d'eau. Un rapport de la longueur totale au diamètre du col compris environ entre 5/1 et 30/1 donne d'excellents résultats. Il est hautement désirable que la pulvérisation à travers les ajutages 111 et 116 soit sous la forme de gouttelettes très 10 petites pour réduire les pertes d'énergie par accélération des gouttelettes jusqu'à la vitesse de la vapeur d'eau pendant leur évaporation et pour que le temps d'évaporatlon de# gouttelettes soit aussi court que possible. La structure de la figure" 2 permet le fonctionnement efficace en pompe à lnjecteur, ensuite 15 le fonctionnement combiné en pompe à lnjecteur et en thermosurpresseur et finalement le fonctionnement en thermosurpresseur du démarrage au fonctionnement normal stable de l'installation. L'ajutage lnjecteur 120 pour le fonctionnement en pompe à lnjecteur et les ajutages pulvérisateurs 111 et 116 pour le 20 fonctionnement en thermosurpresseur sont disposés.pour les meilleures performances sans qu'il existe de difficulté par Interférence mécanique d'un des systèmes par rapport à l'autre. La figure 3 représente une variante d'ajutages de pompe à lnjecteur et d'ajutages pulvérisateurs pour le- thermosur-25 presseur. L'ajutage lnjecteur 120a de la figure 3 a une extrémité arrondie et un passage de sortie de forme générale cylindrique. Un anneau pulvérisateur 107a entoure l'ajutage lnjecteur dans la section d'entrée 100 du' thermosurpresseur. L'eau arrive dans l'anneau pulvérisateur 107a à travers un conduit 109 qui sert 20 aussi à supporter le pulvérisateur en position voulue. Le dispositif pulvérisateur d'eau est constitué par des paires d'orifices gicleurs 122, les deux jets de chaque paire se frappant pour produire une pulvérisation de gouttelettes très fines. Des paires d'ajutages 123 sont disposées à travers la paroi Intérieure de 35 la section d'entrée 100, une seule paire étant représentée pour simplifier le dessin. Bien entendu, d'autres formes d'ajutages de pompes à injecteurs ou de dispositifs pulvérisateurs peuvent être utilisées dans un thermosurpresseur tel que ceux représentés sur les figures 2 et j5. *? 0' 693 . t La figure 4 représente un mode de montage particulièrement avantageux des thermosurpresseurs de vapeur d'eau à l'intérieur de la cuve sous pression d'un réacteur nucléaire.'Les thermosurpresseurs 200 sont mor^és à l'intérieur de la cuve sous r> pression 201 du réacteur dans uïi anneau rempli d'eau formé entre le coeur 202 et la cuve sous pression-2ôl«.. Des passages verticaux à travers le coeur 202 permettent la circulation du réfrigérant de la chambre d'entrée 203 à la chambre de sortie 204 à travers le coeur. La chambre de sortie supérieure 204 communique avec 10 l'espace de vapeur 205 au-dessus du niveau dé l'eau 206 à travers des conduits 207. Pendant le fonctionnement normal stablé, la vapeur d'eau saturée pénètre dans le coeur à partir de la chambre dlentrée 203 pour être chauffée au degré voulu de surchauffage dans le coeur sous le contrôle des barres de commande 208, après 15 quoi elle échappe dans la chambre de sortie 204» Une partie de la vapeur surchauffée sortant du réacteur à travers la canalisation 209 est envoyée à une turbine ou à un autre équipement d'utilisation» Le reste-de la vapeur surchauffée descend à travers les thermosurpresseurs 200 vers'la chambre d'entrée 203 pour le 20 recyclage» Pendant le passage de cette partie de la vapeur surchauffée à travers les cols 110 des thermosurpresseurs, l'eau arrivant à travers les canalisations 211 est pulvérisée à travers des ajutages pulvérisateurs 212 sour la forme de gouttelettes très fines dans la vapeur d'eau surchauffée circulant à la 25 vitesse maximale» Bien que des canalisations séparées 211 pour l'arrivée de l'eau soient représentées pénétrant Individuellement à travers la cuve 201, 11 est préférable dans la pratique, qu'il existe un seul point de pénétrâtloir et un distributeur annulaire pour la distribution de l'eau airs différents dispositifs pulvé-30 rlsateurs des thermosurpresseurs. Les gouttelettes "d'eau s'évaporent avéc désurchauffage de la vapeur d'eau surchauffée. Quand la-vapeur d'eau saturée ou saturante ainsi produite traverse les diffuseurs des thermosurpresseurs, la pression augmente de sorte que de la vapeur d'eau saturée ayant le titre voulu pénètre sous "• 35 la pression voulue dans la chambre d'entrée 203. Les ajutages de pompes ^ injecteurs 214 permettent l'introduction de vapeur d'eau à partir d'une source extérieure pendant le démarrage de l'installation de la façon décrite cl-àessus» Une canalisation 215 comportant une soupape de retenue 69 01693 2000903 16 permet l'envoi d'eau dans les chambres 205 et 204 et le cœur1 202 quand le réacteur est arrêté. Une pulvérisation'd'eau d'une source extérieure pour refroidir et pour noyer le réacteur pendant son arrêt peut être faite à travers les ajutages pulvérisa-5 teurs ou les ajutages injecteurs à partir de vannes convenables non représentées reliant la source d'eau extérieure aux ajutages. Bien que suivant le mode de réalisation représenté sur la figure 4, la circulation de la vapeur d'eau soit ascendante à travers le coeur du réacteur et descendante à travers le thermo-10 surpresseur, d'autres combinaisons peuvent être utilisées. Par exemple, en inversant simplement les thermosurpresseurs, la circulation de vapeur d'eau peut être établie dans le sens ascendant à travers les thermosurpresseurs et dans le sens descendant à travers le coeur, la sortie de la vapeur d'eau surchauffée, vers 15 la turbine ayant alors lieu à travers la chambre Inférieure 2Q3. De même, le groupe de thermosurpresseurs peut être monté coaxlà-lement à une extrémité du coeur, la vapeur d'eau circulant alors dans le même sens à travers les thermosurpresseurs et le coeur. Cependant, la disposition de la figure 4 est en général préférable 20 parce qu'elle permet un ensemble plus comptact d'un entretien facile, et aussi permet la sortie de la vapeur surchauffée près de la partie supérieure du réacteur vers la turbine. A titre d'exemple, un équipement producteur d'énergie important à réacteur nucléaire du type représenté schématiquement 25 sur la figure 1, avec des thermosurpresseurs de vapeur d'eau disposés à l'intérieur de la cuve sous pression du réacteur suivant la figure 4, produit environ 1.000 MW (électriques). Comme le rendement de conversion d'énergie de cet équipement est d'environ 41JÉ, le coeur du réacteur est prévu pour produire 30 environ 2.424 MW (thermiques). Pendant Je fonctionnement stable à pleine puissance, cet équipement produit environ 12,75 x 10^ kg/h de vapeur surchauffée sous line pression absolue" d'environ 98 kg/cm2 à environ 510°C. Environ 3*95 x 10 kg/h de cette vapeur d'eau surchauffée 35 sont envoyés à la turbine, la vapeur arrivant à la turbine sous une pression absolue d'environ 94,5 kg/cm2. Le reste de la vapeur d'eau surchauffée, c'est-à-dire 8,8 x 10^ kg/h, passe à travers les thermosurpresseurs. Quatre thermosurpresseurs sont # \ montés dans 1 espace annulaire entï"e le coeur du réacteur et la 69 01693 i3 2000903 cuve sous pression pour recevoir cette vapeur. Chaque thermosurpresseur a une longueur d'environ 3.050 mm entre l'entrée de la section convergente et la sortie de la section divergente. Chaque thermosurpresseur comprend un ajutage de -pompe à lnjecteur et un 5 ensemble pulvérisateur d'eau suivant la figure 2. Le dispositif lnjecteur d'eau débouche dans la section du col à environ 640 mm de l'entrée de la section convergente. Le diamètre de l'entrée est d'environ 334 mm, le diamètre du col d'environ 310 mm et le diamètre à la sortie du diffuseur d'environ 610 mm. Environ 10 10^ kg/h d'eau d'alimentation à une température d'environ 2ôO°C et sous une pression absolue d'environ 105 kg/cm2 sont pulvérisés dans la section du col de chaque thermosurpresseur. La vitesse de la vapeur d'eau à l'entrée de la section d'entrée est de 80 m/s sous une pression absolue d'environ 97*^4 kg/cm2, la température 15 de la vapeur d'eau surchauffée étant d'environ 510°C. Au col, la vitesse a augmenté à environ 369 m/s, la pression est tombée à environ 80,64 kg/cm2 et la température de la vapeur d'eau est tombée à environ 483°C. Environ 3*18 kg/h de vapeur d.'eau saturée à une vitesse d'environ 610 m/s sous une pression absolue d'envl-20 ron 105,63 kg/cm2 et à une température d'environ 315°C passent de la sortie de chaque diffuseur vers la chambre d'entrée du coeur.. Cette Vapeur d'eau saturée est à nouveau surchauffée dans le coeur et le cycle est répété. Une installation ayant les caractéristiques décrites 25 cl-dessus peut être facilement et économiquement démarrée à partir de l'état froid en utilisant le procédé suivant la présente invention. Pendant une période d'arrêt le réacteur comprenant les chambres d'entrée et de sortie de la vapeur et le coeur est 30 rempli d'eau sensiblement à la pression atmosphérique. Cette eau est maintenue à une température inférieure à environ 52^0 par circulation lente à travers un échangeur de chaleur extérieur. Cette eau sort à travers la canalisation d'alimentation en vapeur de la turbine et revient au réacteur à travers les ajutages 35 lnjecteurs qui aident la circulation de l'eau. Des vannes fermées isolent le réacteur et le système de circulation d'eau du reste de l'installation pendant son arrêt. 69 01693 i* 2000903 Le démarrage est commencé en envoyant de la vapeur d'eau saturée sous une pression d'environ 112 kg/cm2 aux ajutages Injecteurs des thermosurpresseurs. L'eau du réacteur est mise en circulation et elle est chauffée avec condensation de la vapeur. 5 Les thermosurpresseurs fonctionnent à ce moment principalement en condenseurs à contact. Environ 90.000 kg/h de vapeur d'eau saturée sont envoyés à partir de la chaudière de démarrage pour chauffer l'eau du réacteur à une vitesse Inférieure à 55°C/h. Pendant la condensation de la vapeur d'eau de démarrage dans le 10 réacteur, une quantité équivalente d'eau est envoyée au condenseur principal pour maintenir dans le réacteur une pression absolue d'environ 98 kg/cm2. Pendant le chauffage de l'eau du réacteur, une petite quantité de vapeur de la chaudière de démarrage est envoyée à la turbine pour chauffer celle-ci et les joints associés. 15 Quand la température de l'eau atteint dans le réacteur environ 315°C sous une pression absolue de 98 kg/cm2, le débit de vapeur d'eau de démarrage envoyée aux injecteurs des thermosurpresseurs est augmenté à environ 38O.OOO kg/h. L'eau subsistant dans le réacteur est soufflée à travers la canalisation de by-pass 20 vers le condenseur principal. Les thermosurpresseurs fonctionnent alors en pompes à injecteurs de vapeur d'eau et font circuler la vapeur d'eau saturée en circuit fermé à travers le coeur. La production de vapeur d'eau surchauffée est alors démarrée dans le coeur du réacteur par extraction progressive des 25 barres de commande, ce qui augmente la production de chaleur dans le coeur. Quand de la vapeur d'eau surchauffée commence à traverser les thermosurpresseurs, la pulvérisation de gouttelettes d'eau est démarrée dans les cols des thermosurpresseurs. Progressivement, quand la puissance augmente, la production de chaleur dans le 30 coeur augmente, la pulvérisation d'eau est augmentée et le débit de vapeur vers les ajutages injecteurs est ..réduit jusqu'au moment où les- thermosurpresseurs fonctionnent entièrement en thermosurpresseurs de vapeur d'eau. Pendant ce temps, les vannes sont progressivement ouvertes entre le réacteur et la turbine pour 35 l'admission de vapeur dans la turbine afin de démarrer sa rotation. A environ 30$ de la puissance maximale, le système de recyclage est passé du fonctionnement du mode pompe à lnjecteur au fonctionnement du mode thermosurpresseur et la turbine est en marche. 69 01693 2000903 La puissance est ensuite' augmentée à la capacité totale du réacteur par extraction des barres de commande, tout en augmentant la quantité d'eau pulvérisée dans les cols des thermosurpresseurs jusqu'au fonctionnement stable à pleine puissance, la 5 quantlté d'eau envoyée dans les thermosurpresseurs étant alors d'environ 3#95 x 10^ kg/h. La chaudière de démarrage peut alors être amenée au régime d'attente. Pour l'arrêt commandé de l'installation, les opérations précédentes sont pratiquement inversées* Les barres de commande 10 sont introduites pour réduire la production de chaleur dans le coeur» La quantité d'eau pulvérisée dans les thermosurpresseurs est réduite pour maintenir la vapeur d'eau quittant les thermosurpresseurs à la saturation avec peu d'eau entraînée. Quand le réacteur ne produit plus de vapeur surchauffée, la pulvérisation 15 d'eau est arrêtée et de la vapeur d'eau de la chaudière extérieure est envoyée pour maintenir la circulation du réfrigérant par une action de pompe à lnjecteur et finalement le coeur est noyé d'eau. Au moins une partie de cette eau peut être envoyée à travers les ajutages Injecteurs des thermosurpresseurs fonctlon-20 nant alors en pompes à injecteurs d'eau. La circulation de cette eau peut être maintenue pendant le refroidissement du coeur par les thermosurpresseurs fonctionnant en pompes à injecteurs d'eau. Quand le coeur est froid, la basse température est maintenue en démarrant le fonctionnement de la boucle de refroidissement à 25 travers les échangeurs de chaleur extérieurs et en arrêtant l'envol de vapeur d'eau aux Injecteurs des thermosurpresseurs. En cas d'urgence, le réacteur peut être arrêté par Introduction totale rapide des barres de commande et en noyant le coeur avec de l'eau. Comme précédemment la circulation d'eau peut 30 être maintenue par l'action de pompes à Injecteurs en utilisant de l'eau d'une source extérieure. L'eau est envoyée dans le condenseur principal pour maintenir une pression constante à l'intérieur du réacteur. Bien entendu, la description qui précède n'est pas liml-35 tatlve et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. 69 01693 « 2000903 REVENDICATIONS 1. Un procédé pour la commande du démarrage et du fonction-nement normal d'un réacteur nucléaire faisant partie d'une ins- 5 tallation pour la production^ a'éggfigie comportait un coeur de réacteur chargé de combustible nucléaire pour la production de chaleur, des dispositifs pour ¥«±re varier la réactivité du réacteur, des passages pour la circulation d'un fluide réfrigérant, et au moins tin thermosurpresseur comportant un corps com-10 prenant une section convergente d'entrée, une section de col et une section de diffuseur divergent pour le passage d'au moins une partie du réfrigérant provenant du coeur et le retour du réfrigérant dans le coeur, caractérisé en ce que, quand le réacteur est arrêté et rempli d'eau, de la vapeur d'éau gravenant d'une 15 source extérieure est Introduite dahs les thermosurpresseurs à travers des ajustages injecteurs situés dans les axes longitudinaux des thermosurpresseurs dans leifc sections d'entrée de ceux-ci 4e façon que les thermosurpresseurs fonctionnent d'abord en condenseurs à contact et ensuite en pompes à injecteurs pour 20 chauffer l'eau du réacteur et la faire circuler à travers le coeur du réacteur, l'envoi d'une partie de la vapeur d'éau à travers des canalisations vers un dispositif condenseur quand de la vapeur d'eau est produite, l'augmentation de la production de chaleur par le coeur par augmentation de sa réactivité afin 25 de surchauffer la vapeur d'eau présente dans le coeur, le démar- ! rage du fonctionnement en turbosurpresseurs par introduction d'eau de condensation à l'état pulvérisé dans la vapeur surchauffée circulant à travers les cols des thermosurpresseurs et la réduction progressive et finalement l'arrêt de l'écoulement de 30 vapeur d'eau provenant de la source extérieure dans lés thermosurpresseurs. 2. Le procédé selon la revendication 1, caractérisé par l'arrêt du réacteur par réduction de la chaleur produite par le coeur en réduisant la réactivité de celui-ci, l'introduction 35 d'eau dans le coeur au moins partiellement à travers les ajustages injecteurs et le maintien de la circulation d'eau à travers ces ajutages pour maintenir la circulation à travers le coeur. 01693 2000903 J. Le procédé selon l'une des revendications 1 et 2, ca ractérisé en ce que pendant l'arrêt l'eau est envoyée du réacteur à travers un échangeur de ehaleur pour son refroidissement et ensuite à l'ajutage injecteur de chaque thermosurpresseur pour maintenir la température désirée à l'intérieur du réacteur.