Brevet FR2040407A1 — publié le 19710122

7,0 15754 1. 2040407 La présente invention a trait, d1 une .manière générale, à des systèmes suppresseurs de pression pour des centrales nuclé- et aires et, en particulier, un système d'isolation/de refroidissement pour le compartiment de condenseur d'une enceinte de réacteur 5 du type à condenseur, tel que celui décrit dans le brevet américain n° 3 423 286 de la demanderesse. L'enceinte du réacteur du type à condenser doit être conçue de manière à assurer l'absorption rapide de l'énergie dégagée par le circuit de l'agent de refroidissement du réacteur 10 dans le cas bien improbable d'une perte accidentelle d'agent de refroidissement. L'énergie est absorbée par condensation de la vapeur dans un dissipateur thermique à basse température comprenant une quantité appropriée de matière fusible à l'état solide, telle que de la glace emmagasinée dans un condenseur qui est 15 essentiellement un compartiment froid de stockage situé à l'intérieur de l'enceinte du réacteur» Pendant le stockage d'une certaine quantité d'une matière fusible à basse température, telle que delà glace, des gradients de température et des courants de convection se produisent dans 20 l'atmosphère dans laquelle la matière solide est stockée ce qui a pour résultat d'entraîner un transfert de masse de la matière solide par sublimation et givrageo L'invention a pour but principal de maintenir économiquement une matière solide fusible à basse température dans son 25 état initial et dans sa configuration initiale dans un compartiment de condenseur, pendant des périodes de temps prolongées sans perte ni modification de sa répartition. Cela étant, l'invention réside dans une enceinte pour un appareil de traitement de fluide sous pression comprenant une 30 partie qui contient un réacteur nucléaire de laquelle un fluide expansible sous pression peut s'échapper, cette enceinte comprenant une paroi interne délimitant un compartiment pour le réacteur, une paroi externe espacée de la paroi interne pour former avec celle—ci un compartiment de condenseur contenant une certaine 35 quantité de matière fusible qui fond à une température inférieure à la température de condensation des fractions condensables du fluide qui s'échappe, caractérisée en ce que les parois, à l'inté— 70 15754 2 2040407 rieur du compartiment de condenseur, sont tapissées de panneaux creux isolés, et.des moyens sont prévus pour:faire circuler un fluide de refroidissement dans ces panneaux creux. L'invention ressortira clairement de la description 5 suivante d'une forme d'exécution donnée, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe verticale d'une enceinte de réacteur nucléaire comportant un système d'isolation et de refroidissement de condenseur conforme à l'invention j 10 la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II—II de la figure 1 ; la figure 3 est une vue à plus grande échelle, en coupe verticale, de la partie condenseur de l'enceinte représentée sur la figure 1 j 15 la figure 4 est une vue fragmentaire, à plus grande échelle, en coupe verticale suivant la ligne IY-IT de la figure 6 la figure 5 est une vue en élévation d'une partie des panneaux creux isolés utilisés dans le condenseur } la-figure 6 est une vue à plus grande échelle, en coupe 20 horizontale, d'une partie du condenseur et des panneaux creux isolés, et les figures 7 et 8 sont des vues de détail, à plus grande échelle, illustrant la manière de fixer les panneaux isolés aux parois externe et interne respectivement de l'enceinte. 25 Les dessins et, en particulier les figures 1 et 2, illus trent une enceinte de réacteur 10 qui comprend une paroi cylindrique interne en substance verticale 12 délimitant un compartiment 14 pour le réacteur, une paroi cylindrique externe en substance verticale 16 espacée de la paroi interne 12 pour former un 30 compartiment de condenseur en substance annulaire 18 avec cette paroi, une calotte hémisphérique 20 supportée par la paroi externe 16 et un socle horizontal 22. L'enceinte est de préférence construite en béton0 Le compartiment de réacteur 14 est divisé en des parties 35 supérieure et inférieure séparées par un plancher de travail 24. Le compartiment inférieur enferme complètement le circuit d'agent de refroidissement du réacteur comprenant une cuve 26 pour le 70 15754 3 2040407 réacteur, des générateurs de vapeur 28, des pompes 30 pour l'agent de refroidissement du réacteur, un pressuriseur 32 représenté sur la figure 2 et des conduites de raccordement 34. Le compartiment supérieur contient une colonne de rechargement de combustible 36 5 représentée sur la figure 2, un pont roulant 38 qui est supporté par la paroi interne 12, et des appareils de rechargement de combustible supplémentaire (non représentés). Les générateurs de vapeur 28 et le pressuriseur 32 sont enfermés par un prolongement 40 du plancher de travail 24. La cuve 26 du réacteur est disposée 10 dans un puits 42 prévu dans le socle 22« La calotte 44 de la cuve du réacteur est enfermée dans un blindage principal 46 qui présente des ouvertures de. ventilation 48. Le logement de la calotte de la cuve du réacteur est fermé à sa partie supérieure par une dalle de béton amovible 50 qui sert de blindage antiprojectile» Le fonc— 15 tionnement de l'appareillage de la centrale est bien connu et ne sera pas décrit en détail ci—après» La figure 2 montre que le compartiment de condenseur 18 a la forme d'un compartiment annulaire bien fermé qui est situé radialement entre la paroi interne 12 et la paroi externe 16 et 20 qui, en élévation, se trouve en substance au-dessus du plancher de travail 24. Le compartiment du condenseur 18 ne s'étend pas tout autour de l'enceinte du réacteur mais couvre un arc d'environ 300°, figure 2, Les extrémités du compartiment de condenseur sont donc fermées par des parois d'about verticales 52» L'extrémité supé-25 . rieure du compartiment du condenseur est fermée par des volets articulés horizontalement 54 et le bas du compartiment est fermé par un fond isolé 56, comme indiqué clairement sur la figure 3. Des volets d'admission ou d'entrée 58 articulés verticalement et situés en dessous du plancher de travail 24 permettent d'accéder 30 au compartiment de condenseur à partir du compartiment du circuit d'agent de refroidissement du réacteur. Le compartiment de condenseur 18 contient une certaine quantité de matière fusible 60, telle que de la glace dans un état solide. Cette matière a la propriété de fondre a une température inférieure à la température 35 de condensation des fractions condensables du fluide de refroidissement du réacteur qui pourrait s'échapper du circuit de refroidissement du réacteur. La matière fusible 60 est supportée 70 15754 4 2040407 dans le compartiment de condenseur 18 de la façon décrite en détail dans un brevet de même date de la demanderesse. En bref, la matière est contenue dans des récipients cylindriques poreux 62 qui sont maintenus horizontalement espacés au moyen de châssis 5 verticalement espacés 64, figure 3o Comme décrit dans le brevet américain précité n° 3 423 286, dans le cas d'une perte d'agent de refroidissement accidentelle, les volets d'entrée ou d'admission 5& doivent s'ouvrir immédiatement sous l'effet de la montée de pression dans le compartiment 10 inférieur causée par le dégagement d'agent de refroidissement du réacteur» Ceci permet à la vapeur de s'écouler du compartiment inférieur dans le condenseur à glace. Les volets 54 prévus à la partie supérieure du condenseur à glace doivent s'ouvrir et permettre à une fraction de l'air qui était initialement présent dans 15 le compartiment inférieur et dans le compartiment du condenseur à glace, de s'écouler dans une chambre 66 puis, dans le compartiment supérieur du réacteur par des volets 68 prévus à la. partie supérieure de la chambre 66. Le condenseur à glace commence très rapidement à condenser la vapeur, limitant ainsi la pression de pointe 20 dans l'enceinte 10» Comme expliqué plus haut, le stockage d'une grande quantité de matière solide fusible à basse température, telle que dè la glace, pendant des périodes de temps prolongées, ne peut être effectué d'une manière économique par des systèmes de réfrigéra-25 tion et d'isolation classiques. Les systèmes connus produisent des gradients de température inacceptables et provoquent une confection de l'atmosphère dans laquelle la matière solide est stockée. Ces gradients de température et ces courants de convection peuvent entraîner un transfert de masse de la matière solide par subli-30 mation et givrage. Les procédés connus pour isoler thermiqueinent et refroidir un compartiment de stockage réfrigéré utilisent essentiellement des systèmes d'isolation et de refroidissement séparés. JKn effet, on tapisse les parois du compartiment intérieurement à l'aide d'une 35 matière appropriée à faible conductibilité et on assure le refroidissement au moyen d'un réfrigérant qui circule dans des tuyaux prévus dans le compartiment ou en faisant circuler l'air du compar 70 15754 5 2040407 timent sur des serpentins réfrigérés. Ces systèmes provoquent le transfert de masse de la matière solide par sublimation et givrage car l'air réfrigéré est en contact direct avec la matière solide. Pour réduire au minimum le transfert ue masse de la ma-5 tière solide, telle que la glace par sublimation et givrage, le système suivant l'invention utilise une circulation d'air ou d'un autre fluide approprié dans un circuit qui est fermé et qui est efficacement rendu étanche par rapport au compartiment à refroidir L'air ou un autre fluide est refroidi par passage sur des serpen-10 tins 70 situés dans la chambre 66 et faisant partie d'un système de réfrigération classique» Sur la figure 3, toutes les parois verticales du compartiment de condenseur 18 sont tapissées intérieurement de panneaux creux isolés verticaux 72» Chaque panneau 72 est un panneau creux 15 préfabriqué d'une pièce divisé en canaux de descente et en canaux de montée et comportant un collecteur de retour 74 à sa partie inférieure. De l'air est aspiré de la chambre 66 à travers les serpentins réfrigérateurs 70 par des ventilateurs 76 et est refoul dans les canaux de descente par des caissons 78 qui s'étendent 20 autour des extrémités supérieures des panneaux 72. L'air descend dans les canaux de descente de chaque panneau et revient par les canaux de montée voisins du panneau. L'air de retour s'échappe directement dans la chambre 66 par des ouvertures 80. Le gain de chaleur en provenance des parois est ainsi 25 absorbé directement par l'air de refroidissement réfrigéré et aucune fraction de cette chaleur ne doit traverser la partie du compartiment de condenseur qui contient la glace. On réduit donc au minimum la sublimation de la glace en réduisant au minimum le transfert de chaleur dans la partie du compartiment du condenseur 30 qui contient la glace parce qu'aucune sublimation ne peut se produire sans transfert de chaleur. De plus, comme l'air de refroidissement réfrigéré n'est pas en contact direct avec la glace, il n'absorbe pas l'humidité de la glace, réduisant ainsi les pertes de glace par givrage des 35 serpentins de refroidissement réfrigérés 70. La figure 4 montre clairement que chaque panneau creux 72 comprend essentiellement un sandwich formé des couches suivante 70 15754 6 2040407 en coupe, en partant de la couche externe : 1 o- Une barrière en tôle arrêtant la vapeur 82a est prévue pour réduire au minimum les infiltrations d'humidité dans le compartiment de condenseur à glace 16. 5 2.- Une couche d'isolation thermique relativement épaisse 84a est prévue pour réduire au minimum le gain de chaleur total. L'isolation 84 peut être en fibres de verre ou en une autre matière isolante appropriée. 3.- Un conduit métallique 86 est divisé en des canaux de 10 descente et de montée, comme indiqué par les flèches sur la figure 6, grâce auxquels on peut faire circuler de l'air réfrigéré dans ce conduit en vue d'abosorber de la chaleur et de l'humidité directement sans permettre le transfert de cette chaleur et de cette humidité dans l'espace de stockage du condenseur lui-même. Comme 15 expliqué plus haut, cet air réfrigéré est maintenu séparé de l,air contenu dans la chambre de stockage du condenseur de manière à ne pas affecter l'humidité contenue dans cette chambre de stockage» Ceci sert à éviter tout transfert de masse de la glace de la chambre de stockage dans le circuit de réfrigération. Comme le montre 20 également la figure 6, les canaux prévus dans le conduit métallique 86 peuvent être fabriqués en tôle à ondulations rectangulaires. La figure 4 montre qu'un côté ouvert sur deux du conduit ondulé est fermé par des bandes flexibles 88 en matière isolante pour empêcher l'isolation 84 de pénétrer dans le conduit 86. 25 4.- Une couche un peu plus mince d'isolation thermique 84b est prévue entre le conduit d'air de refroidissement réfrigéré et la chambre de stockage de glace elle—même pour réduire au minimum la transmission de la chaleur dans cette chambre en raison des différences de température de l'air de refroidissement réfrigéré 30 entre les diverses zones de paroi. Il est souhaitable de réduire au minimum la transmission de chaleur dans la chambre de stockage de glace elle-même afin d'empêcher tout transfert de masse de la glace d'une région de la chambre vers une autre région par subli— mation0 35 5.- Une autre barrière métallique arrêtant la vapeur 82b est prévue entre la couche d'isolation thermioue décrite au paragraphe 4 ci-dessus et la chambre de stockage de glace elle-même 70 15754 7 2040407 afin de réduire au minimum tout transfert massique de glace de la chambre dans le circuit de réfrigération. bur les figures 3 et 5, les conduits de refroidissement isolés pour les parois du compartiment à glace ont la forme de 5 panneaux préfabriqués 72. Au niveau de la paroi externe et des parois d'extrémité du compartiment de condenseur, ces panneaux couvrent toute la hauteur du compartiment à glace et sont supportés verticalement par le fond 56» Au niveau de la paroi interne, les panneaux 72 se terminent au-dessus des volets d'entrée 58 et 10 leur charge verticale est supportée par une structure de support inférieure 90 qui procure un espace vide inférieur pour permettre aux volets 58 de s1 ouvrir vers l'intérieur. Pour faciliter la manutention pendant la construction d'un condenseur destiné à une centrale électrique de dimensions relativement grandes, les pan-15 neaux 72 peuvent être faits de sections de demi-hauteur 72a et 72b, figure 5o Un joint horizontal et un couvre-joint 92 arrêtant la vapeur sont prévus entre les sections 72a et 72b. La figure 5 montre également que des joints verticaux et des couvre-joints arrêtant la vapeur 94 sont prévus aux jonctions 20 verticales des panneaux 72» Les figures 7 et 8 montrent qu'une plaque isolante 96 est prévue le long de chaque bord vertical de chaque panneau 72a Les plaques 96 s'étendent entre les tôles 82a et 82b faisant office de barrière arrêtant la vapeur et sont attachées à ces tôles par des cornières verticales 98, aux coins 25 des panneaux. Les plaques 96 sont également attachées au conduit métallique 86 au moyen de cornières 100. Le panneau est ainsi maintenu assemblé par les plaques 960 Les panneaux 72 sont attachés à la paroi 16 de l'enceinte au moyen de goujons filetés 102 fixés à un doublage métallique 104 30 de l'enceinte au niveau de la surface interne de la paroi 16<> Des panneaux voisins sont espacés l'un de l'autre pour que l'on puisse installer une matière isolante 106, semblable à la matière 84, entre eux. Les ailes des cornières verticales 98 qui s'étendent l'une vers l'autre sont attachées aux goujons 102 au moyen de 35 rondelles 1u8 et d'écrous 110. De même, des panneaux adjacents 72 sont attachés à la paroi 12 qui supporte le pont roulant au moyen de goujons 112 fixes à la paroi 12 au moyen de douilles 70 15754 8 2040407 encastrées 114. Les ailes internes des cornières 98 sur les deux panneaux adjacents sont attachées aux goujons 112 au moyen de rondelles élastiques 108 et d'écrous 110. Comme expliqué plus haut, le poids des panneaux 72 est transmis au plancher 56, au niveau 5 de la paroi externe du condenseur à glace, et à la structure de support 90, au niveau de la paroi interne. La matière isolante 106 est retenue dans l'espace séparant des panneaux voisins au moyen de couvre-joints d'étanchéité 116 attachés à la barrière métallique interne 82b qui arrête la vapeur. 10 Dans des conditions de chocs sismiques, le conduit métal lique ondulé répartit la charge latérale de l'intérieur du condenseur à glace aux parois du compartiment de condenseur. La matière isolante se comporte comme un ressort amorti et permet un certain déplacement relatif sans charge excessive. 15 II ressort de la description qui précède que l'invention procure un système d'isolation et de refroidissement pratique pour maintenir de basses températures dans une chambre de stockage réfrigérée pendant un stockage, à long terme, de glace ou d'une autre matière fusible de sorte qu'un transfert de masse de la • 20 glace par sublimation et givrage est limité. Le système d'isolation et de refroidissement convient particulièrement pour le compartiment de condenseur d'une enceinte de réacteur nucléaire» 70 15754 9 2040407 REVEaDICaTIONS 1o Enceinte pour appareil qui utilise un fluide sous pression comprenant une partie qui contient un réacteur nucléaire et de laquelle un fluide expansible sous pression peut s'échapper, cette enceinte comportant une oaroi interne qui délimite un com-5 partiraient pour le réacteur, une paroi externe espacée de la paroi interne pour former avec celle-ci un compartiment pour un condenseur contenant une certaine quantité de matière fusible qui fond à une température inférieure à la température de condensation des fractions condensables du fluide qui s'échappe, caractérisée en 10 ce que les parois, à l'intérieur du compartiment de condenseur, sont tapissées intérieurement de panneaux creux isolés comportant des conduits ou canaux et des moyens sont prévus pour faire circuler un fluide de refroidissement dans les conduits des panneaux. 2. Enceinte selon la revendication 1, caractérisée par 15 le fait que chaque panneau est un panneau creux d'une pièce divisé en canaux de descente et de montée avec un collecteur transversal au bas des canaux. 3. Enceinte selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait qu'une chambre formée au-dessus du compartiment de 20 condenseur est normalement séparée de celui-ci et contient un caisson de distribution communiquant avec les canaux de descente et les canaux de montée. 4. Enceinte selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée par le fait que chaque panneau comprend, en coupe, une 25 barrière métallique arrêtant la vapeur, une couche d'isolation un conduit métallique, une couche d'isolation thermique thermique/supplémentaire et une autre barrière métallique arrêtant la vapeur. 5o Enceinte selon la revendication 4, caractérisée par le fait que le conduit est fait d'une tôle présentant des ondu- 30 lations rectangulaires de manière à former des canaux verticaux dans le conduit. 6. Enceinte selon la revendication 5, caractérisée par le fait que des bandes flexibles de matière isolante sont prévues sur les côtés opposés du conduit pour fermer un canal sur deux. 35 7. Enceinte suivant l'une des revendications 4, 5 ou 6, caractérisée par le fait que des plaques de matière isolante 70 15754 10 2040407 s'étendent entre les barrières métalliques et sont attachées à celles—ci le long des bords verticaux du panneau» oo Enceinte suivant l'une des revendications 4 à 7, caractérisée par le fait que la couche d'isolation supplémentaire 5 est disposée entre le conduit métallique et la matière fusible dans le compartiment de condenseur» 90 Enceinte suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait qu'elle comprend un dispositif de refroidissement pour refroidir le fluide soutiré de la chambre et re— 10 foulé dans le caisson d'alimentation par le circulateur de fluide.