Brevet FR2041724A1 — publié le 19710205

ta présente invention concerne un réacteur nucléaire à haute température refroidi par un gaz et plus particulièrement un réacteur nucléaire comprenant un caisson en béton précontraint qui délimite une cavité interne contenant le coeur du réacteur et dont la paroi latérale est percée de puits dans lesquels sont montés les échangeurs et soufflantes du circuit de gaz de refroidissement de ce coeur. Dans les réacteurs de ce type, le gaz de refroidissement circule selon un trajet en boucle simple, il traverse la -paroi du caisson par des conduits de gaz chaud et de gaz froid placés les uns à la partie supérieure de la cavité et les autres à la partie inférieure de celle-ci. Il parcourt donc en sens inverse le coeur et les échangeurs et, selon la direction de la circulation à l'intérieur du coeur, la soufflante est montée & la partie supérieure ou 4 la partie inférieure du puits cdest-à- dire au dessus ou. au dessous des échangeurs de chaleur. A l'intérieur de la cavité du caisson le fluide chaud sortant du coeur crée donc un volume à une température très élevée qui se trouve soit à la partie supérieure du coeur, ce qui oblige & effectuer la manutention du combustible à I'arrêt du réacteur les organes de manutention ne pouvant sans danger Entre stockés à une telle température, soit à la base du çoeur, ce qui rend difficile le supportage proprement dit de celui-ci ainsi que la tenue ou le fonctionnement des autres éléments implantés dans cette partie de la cavité. Dans tous les cas, il existe une grande surface du calorifuge du caisson qui se trouve b haute twmpSra- ture. Par ailleurs lorsque la circulation de gaz dans le coeur est ascendante, la circulation dans ltichangeur est par contre descendante, les entrées et sorties des échangeurs sont donc situées vers le haut, ce qui rend difficile leur vidange et allonge les tuyauteries d'eau et de vapeur. Inversement lorsque la circulation du coeur est descendante, la circulation du gaz dans 11 échangeur étant ascendante, la conception et le fonctionnement des échangeurs sont complexes. La présente invention a pour but de réaliser un aména gement des circuits de gaz dans un réacteur nucléaire à haute température et à réfrigérant gazeux comprenant un caisson en ton précontraint contenant le coeur du réacteur et dans la paroi latérale de ce caisson une pluralité de puits de logement des échangeurs et soufflantes du circuit dudit gaz réfrigérant, dans lequel ces inconvénients sont vites. Le volume interne dc la ca vité est en effet entierament à la température faible du gaz entrant dans le coeur et la paroi du puits ainsi que les traversées de cette paroi sont également maintenues à cette température basse. Par ailleurs, quel que soit le sens de circulation du gaz dans le coeur, sa circulation dans les échangeurs est descendante et cependant les soufflantes sont toujours disposées à la partie supérieure du puits. Cet aménagement est caractérisé en ce qu'il comporte dans chaque puits, un échangeur de chaleur prolongé à sa partie inférieure par des arrivées et sorties d'un fluide secondaire d'é change et séparé de la paroi dudit puits par un conduit annulaire de passage du fluide de refroidissement sortant de l'échangeur, un premier tube traversant la paroi du caisson et reliant l'entrée de cet échangeur à un collecteur de fluide chaud sortant du coeur, un second tube traversant la paroi du caisson et reliant le conduit annulaire à un point de la cavité interne dudit caisson au voisinage. de la sortie du premier tube et une soufflante assurant la circulation dudit fluide de refroidissement fixée à la partie su supérieure du puits. Selon une autre caractéristique de l'invention, le tube de liaison du collecteur à l'entrée de l'échangeur est monté axialement dans un tube de traversée -de la paroi du caisson dont le diamètre lui est nettement supérieur et qui est fermé à l'intérieur du caisson mais est en- cammunication avec le conduit annulaire de sortie de l'échangeur. La pénétration du fluide froid dans la cavité én un point situé au voisinage de la sortie du tube de fluide chaud qui de plus dans certains cas-se trouve à l'opposé de l'entrée de ce fluide froid dans le coeur, oblige ledit fluide froid à se répandre dans toute la cavité du caisson. Comme par ailleurs le fluide chaud est isolé dans un collecteur et envoyé directement à un échangeur de chaleur, le contact des organes contenus dans le caisson et par suite du calorifuge avec le fluide chaud est évité. De même le passage annulaire parcouru par le fluide froid à la périphérie du puits isole celui-ci du fluide à haute température.La soufflante peut de plus aisément être retirée et replacée par la partie supérieure du puits tandis que les arrivée et sortie du fluide secondaire de l'échangeur sont situées à la partie inférieure de ce puits ce qui simplifie l'installation et la liaison au circuit extérieur. Divers autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description ci-dessous d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif et représenté sur les dessins annexés. La figure 1 représente schématiquement, en coupe partielle, un réacteur nucléaire à haute température comprenant un aménagement conforme à l'invention. La figure 2 -est une vue de détail, à plus grande échelle, de la liaison entre l'échangeur de chaleur et le collecteur de fluide chaud sortant du coeur du réacteur. Un réacteur nucléaire refroidi par un gaz, à haute température, tel que celui représenté sur la figure 1, comporte un caisson en béton précontraint 1 délimitant une cavité interne 2 dans laquelle est enfermé le coeur 3 du réacteur.-Autour de cette cavité la paroi latérale cylindrique 5 du caisson 1 est percée d'un certain nombre de puits longitudinaux 4 qui contiennent chacun un échangeur de chaleur 6 au-dessus duquel est montée une soufflante B assurant la circulation du gaz de refroissement du coeur 3. Ces puits 4 sont fermés à chacune de leurs extrémités par un bouchon 9. L'échangeur de chaleur 6 est relié à sa partie supérieure, au-dessous de la soufflante 8, par un tube -10 traversant la paroi latérale 5 du caisson, à un collecteur 12 recueillant le fluide chaud ayant-traversé ledit coeur 3-. Dans exemple de réalisation représenté, la circulation du gaz à l'intérieur de ce coeur 3 se fait de bas en haut et le collecteur 12 se trouve par suite àla partie supérieure du réacteur. Pour permettre les dilatations différentïelles des conduits, la liaison entre le collecteur 12 et le tube iO est effectuée-par I'intermédiaire de joints souples 14, par exemple des soufflets, tandis que le tube 10 est lui-mena relié à lXéchangeur de chaleur par l'intermédiaire de soufflets 16. A sa partie inférieure, l'échangeur 6 comporte des arrivées doleau et de vapeur, ctest-à-dire les canalisations d'entrée 18 et sortie 20 du fluide secondaire d'échange de chaleur, qui sortent du puits à travers le bouchon inférieur 9 pour être reliées au circuit extérieur non représenté. L'encombrement latéral de l'échangeur de chaleur 6 est inférieur au diamètre du puits 4 de fanon à ménager tout autour dudit échangeur 6 un passage annulaire 22 en communication å la partie inférieure de ltéchangeur avec la sortie de celui-ci et à la partie supérieure dudit échangeur avec la soufflante 8. Ce passage 22 joue le rôle de conduit de retour du fluide froid sortant de l'échangeur vers cette soufflante 8, un second tube de traversée de la paroi du caisson 24 fixé à la sortie de ladite soufflante 8 permettant ensuite son retour dans la cavité 2. Le second tube 24 débouche à la partie supérieure de ladite cavité 2 c'est-à-dire en un point de celle-ci situé à l'opposé de l'en- trée du fluide dans le coeur du réacteur puisque cette entrée se fait par le bas.Le fluide froid sortant de l'échangeur doit donc parcourir le passage annulaire 22 puis traverser la paroi du caisson par le conduit 24 et descendre dans la cavité 2 avant de pénétrer dans le coeur du réacteur. L'ensemble de cette cavité est ainsi rempli d'un fluide froid. Les organes quels qu'ils soient placés à l'intérieur du caisson sont donc à une température relativement -faible. Des organes de manutention ou tous autres organes peuvent ainsi etre maintenus constamment à lssinté- rieur de la cavité 2 et permettre par exemple le rechargement des éléments combustibles pendant le fonctionnement du réacteur.Le tube 10 de passage du fluide chaud entrant dans ltéchangeur est monté axialement à ltintérieur dtun tube de traversée 26,fixé lui sur la paroi du caisson2 qui est fermé en 28 à l'intérieur de la cavité 2 mais ouvert du coté du puits 4. Ce tube 26 a un diamètre supérieur à celui du tube 10 de façon à ménager autour dudit tube 10 un espace 30 rempli parole gaz froid provenant du passage annulaire 20. La disposition relative des tubes 10 et 26 est représentée à échelle agrandie sur la figure 2 qui montre par ailleurs une variante de réalisation de la liaison entre l'échangeur 6 et le collecteur 12. Sur cette figure en effet le collecteur 12 est relié au tube 10 d'entrée dans l'échangeur 6 par un tube auxiliaire 32 monté au moyen de deux systèmes à rotule 34, 35 entre lesdits collecteur 12 et tube d'entrée 10. Le tube 10 à son autre extrémité pénètre dans une manchette 36 fixée à ltéchan- geur-de chaleur 6 à laquelle il est relié par un joint glissant 38 Seuls les tubes 10 et 32 risquent dlêtre, en dehors du coeur du réacteur, en contact avec le gaz à haute température .Cee tubes 10 et 32 peuvent être calorifugés extérieurement ou intbi rieurement et dans ce dernier cas ils sont maintenus à une tempé- rature relativement faible. Tous les autres organes contenus dans le caisson ainsi que le caisson lui-même que ce soit la cavité 2*- le puits 4 ou les traversées de la paroi 5 sont en contact avec le fluide froid. De plus, la soufflante 8 est disposée à la partie su périeure du puits 4 tandis que la circulation dans l'échangeur 6 est descendante. Las racoordements du fluide secondaire de lté- changeur sont situés vers le bas du puits et les structures de support de l'échangeur sont dans une zone à basse température. Le calorifuge 40 qui recouvre la paroi interne de la cavité 2, du puits 4 et mEme du tube de traversée 26 est également en contact avec le gaz à faible température. Sur le dessin, il a été représenté la réalisation d'un réacteur nucléaire refroidi par un gaz circulant de bas en haut dans le coeur du réacteur, mais il est bien évident que l2in- vention s'applique également au cas où le gaz circule de haut en bas dans le coeur 3. Le collecteur de fluide chaud 12 se trouve alors à la partie inférieure de ce coeur 3 et le conduit 10 est prolongé jusqu'à cette partie inférieure dans l'espace entre le coeur et la paroi 5. Diverses autres modifications pourraient bien entendu etre également apportées au mode de réalisation qui vient d'être décrit, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 ) Aménagement des circuits de gaz dans un réacteur nucléaire à haute température, refroidi par un gaz, comprenant un caisson en béton précontraint contenant le coeur du réacteur et, dans la paroi latérale de ce caisson, une pluralité de puits de logement des échangeurs et soufflantes du circuit de gaz de refroidissement dudit coeur, caractérisé en ce qu'il comporte dans chaque puits, un échangeur de chaleur prolongé à sa partie inférieure par des arrivées et sorties dtun fluide secondaire d'échange et séparé de la paroi dudit puits par un conduit annulaire de passage du fluide de refroidissement sortant de l1échan- geur, un premier tube traversant la paroi du caisson et reliant rentrée de cet échangeur à uncoîfecteur d fluide chaud sortant du coeur , un second tube traversant la paroi du caisson et reliant le conduit annulaire & un point de la cavité interne dudit caisson situé au voisinage de la sortie du premier tube et une soufflante assurant la cTrewla-tion dudit fluide de refroidissement, fixée à la partie supérieure du puits. 20) Aménagement suivant la revenffiication 1, caractérisé en ce que le tube de liaison du collecteur à lXentrée de l'échan- geur est monté axialement dans un tube de traversée de la paroi du caisson dont le diamètre lui est nettement supérieur et qui est fermé à ltintérieur du caisson mais est en communication avec le conduit annulaire de sortie de l'échangeur. 30) Aménagement suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les tubes de liaison à l'entrée de l'échangeur et au conduit annulaire sont situés à la partie supérieure de la cavité du caisson. 4 ) Aménagement suivant l1 une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les différentes parties des tubes de ;tLai- son du coeur à l'échangeur sont reliées par des systèmes souples. 50) Aménagement suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le collecteur et le tube d'entrée dans ltéchangeur ainsi que le tube de liaison et l t échangeur sont reliés par des systèmes à soufflet. 60) Aménagement suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le tube d'entrée dans ltéchangeur et le collecteur sont reliés par un tube monté à votule, tandis que le tube d'en trée est relié à l'échangeur par un joint glissant. 70) Réacteur nucléaire- à haute température comprenant un amónagemenc des réduits de gaz suivant l'une des revendications 1 à 6.