Brevet FR2036738A1 — publié le 19701231

La présente invention est relative à un dispositif de protection thermique pur la cuve d'un réacteur nucléaire, notamment du genre à neutrons rapides, refroidi par une circulation de sodium liquide dont la tem pérature varie très rapidement pendant les périodes transitoires de mises en route ou dlarr8ts du réacteur. On sait en effet que dans un réacteur de ce type où le coeur est entouré d'une cuve primaire étanche contenant elle-même intérieurement une cuve secondaire ouverte à sa partie supérieure, le sodium liquide qui circule en continu dans le coeur en passant notamment d'une cuve à l'autre, peut créer, par suite des variations brutales de sa température au cours des périodes transitoires précitées, des contraintes importantes, particulièrement dans la cuve primaire étanche qui est liée à un caisson extérieur de protection biologique généralement en béton.En particulier, des chocs thermiques peuvent se produire à la suite d'un arrêt brutal d'une pompe de circulation du sodium ou encore lors de l'arrêt général du réacteur, sous l'effet de l'équilibrage thermique des températures entre les régions chaude et froide existant dans la masse de sodium, notamment de-part et d'autre de la cuve secondaire. Enfin, d'autres contraintes peuvent résulter du gradient thermique axial existant entre le niveau libre du sodium dans les deux cuves et la partie supérieure ou toit de la cuve primaire. En effet, ce toit comporte habituellement, pour des raisons de protection du caisson en béton, un calorifugeage d'épaisseur notable, ne lui permettant de suivre l'évolution en température du sodium qu'avec un retard considérable. De plus, en raison du fait que le toit de la cuve primaire ne présente pas une épaisseur constante et comporte des zones de non homogénéité créées par les trous de passage des pompes et des échangeurs, ce qui conduit à une capacité calorifique qui nlest pas identique en tous points, risquent de se produire des variations notables dans les vitesses d'échauffement et de refroidissement. Enfin, aux effets précédents, s'ajoutent ceux dus à la circulation même du sodium liquide dont la température ntest pas homogène, plus élevée au voisinage du coeur et plus basse dans les pompes et échangeurs commandant la circulation. La présente invention a pour objet un dispositif destiné à pallier les inconvénients ci-dessus, en assurant une protection thermique convenable dans la partie supérieure ou toit de la cuve primaire et également dans les côtés de cette cuve qui s'y rattachent. A cet effet, la protection thermique envisagée se caractérise en ce qu'elle consiste en un espace fermé sur lui-m8me, doublant ledit toit et lesdits côtés, ledit espace étant rempli d'un fluide liquide circulant librement par convection naturelle. Avantageusement, ledit espace est délimité par au moins une t6le métallique parallèle à la paroi de la cuve. De préférence également, ledit fluide liquide est du sodium. La figure unique du dessin annexé illustre un exemple de réalisation de la protection thermique considérée, ledit exemple étant donné à titre indicatif et non limitatif. Sur cette figure, la référence 1 désigne de façon schématique le coeur d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides dont le refroidissement est assuré par circulation de sodium liquide 2 à l'intérieur d'une cuve étanche 3. Cette cuve 3 ou cuve primaire entoure elle-meme une cuve secondaire 4 dans laquelle, par suite de la pression dynamique créée par le sodium en mouvement, le niveau liquide est légèrement supérieur à celui qui règne dans la cuve primaire. Cette dernière est entourée sur toute sa périphérie par une double enveloppe 5, délimitant entre elle et la paroi extérieure de la cuve un espace 6, rempli le cas échéant d'un gaz neutre stagnant et doublé extérieurement par une épaisseur convenable 7 d'un matériau calorifuge approprié.La cuve 3 et l'enveloppe 5 comportent à leur partie supérieure et au droit du coeur 1 une ouverture 8, normalement fermée par un bouchon 9 permettant d'accéder à ltintérieur de la cuve à travers un caisson 10 de protection biologique, de préférence réalisé en béton. La région 11 laissée libre dans les cuves 3 et 4 au-dessus des niveaux du sodium, est remplie d'un gaz de couverture, généralement constitué par de l'argon. Conformément à l'invention, la partie supérieure 12 ou toit de la cuve 3 ainsi que la virole latérale 13 de cette dernière dans sa région se rattachant au toit 12, sont entourées vers l'intérieur de la cuve par un espace fermé 14, délimité au moyen d'une enveloppe métallique 15 parallèle aux parois de la cuve 3, cet espace 14 étant totalement rempli de sodium liquide réalisant la protection thermique de la cuve. En effet, à chaque changement brusque de la température du sodium dans les cuves 3 et 4, correspond une variation corrélative de la température du toit 12 et de la virole 13. Toutefois, grâce à la présence de la protection thermique, la transmission des calories s'effectue à travers le sodium de l'espace 14 qui, par sa masse circulant en convection naturelle, agit comme un amortisseur thermique. Dans l'espace 14 précédent, la circulation du sodium s'effectue dans le-sens circonférentiel et, de ce fait, uniformise la température au niveau de chaque plan de coupe horizontal. Le toit 12 notamment se trouve donc dans ces conditions à une température maintenue homogène quand la température dans la cuve stélève lors de la mise en route du réacteur. De la même manière, consécutivement à un arrêt du réacteur, le toit s'il reste la partie de la cuve la plus chaude, perd néanmoins ses calories, non seulement par rayonnement mais aussi par conduction dans le sodium de l'espace 14. Il en résulte une augmentation de la vitesse de refroidissement du toit, diminuant de ce fait les contraintes mécaniques éventuelles. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 10/ Dispositif de protection thermique de la partie supérieure de la cuve d'un réacteur nucléaire et des côtés qui s'y rattachent, caractérisé en ce qutil consiste en un espace fermé sur lui-même, doublant ladite partie et lesdits côtés vers l'intérieur de la cuve, ledit espace étant totalement rempli d'un fluide circulant librement par convection naturelle. 20/ Dispositif de protection thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit espace est délimité par au moins une tôle métallique parallèle à la paroi de la cuve. 30/ Dispositif de protection thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit fluide liquide est du sodium.