Brevet FR2096939A1 — publié le 19720303

La présente invention concerne les réacteurs nucléaires à circuit réfrigérant intégré, c'est-à-dire les réacteurs refroidis par circulation d'un liquide dans une cuve contenant à la fois le coeur du réacteur, un ou plusieurs échangeurs de chaleur et une ou plusieurs pompes de circulation du liquide réfrigérant entre le coeur et le ou les échangeurs. L'invention s'applique notamment aux réacteurs à neutrons rapides refroidis par circulation d'un métal fondu, constitué généralement de sodium liquide. Selon des dispositions classiques, les réacteurs de ce type comportent une cuve dite primaire qui renferme le coeur combustible et qui est elle-meme contenue avec les pompes et les échangeurs dans la cuve mentionnée ci-dessus, dite cuve principale. A l'intérieur de la cuve primaire, le coeur est entouré d'une couronne de protection neutronique qui a pour rôle à la fois de protéger d'un flux neutronique trop élevé le reste du réacteur, et notamment les parois de la cuve primaire ellememe, et d'abaisser suffisamment le flux neutronique subsistant au niveau des échangeurs, pour éviter une activation du fluide secondaire qui y circule. Ce fluide secondaire assure le refroidissement du réfrigérant par échange avec un circuit extérieur au réacteur. L'implantation de cette protection neutronique à l'intérieur de la cuve primaire, pose des probl-èmes qui n' ont pu être correctement résolus jusqu a ce jour. En particulier, elle conduit à augmenter le diamètre de la cuve primaire et d'autre part, il n'apparaît guère possible d'éviter le contournement de cette protection par le fond de la cuve primaire, sans augmenter exagérément la hauteur des cuves. Pour s'affranchir de ces inconvénients, l'invention propose un réacteur nucléaire à circuit réfrigérant intégré, comportant une cuve principale remplie de réfrigérant liquide et contenant un coeur combustible, au moins un échangeur de chaleur et au moins une pompe de circulation du réfrigérant entre le coeur et l'échangeur, caractérisé en ce qu'il comporte une couronne annulaire de protection neutronique autour du coeur et une enveloppe de protection neutronique doublant extérieurement les parois dudit échangeur. L'enveloppe, assurant la protection neutronique de l'échangeur, entoure non seulement la virole cylindrique qui, d'une manière générale, limite latéralement l'échangeur, mais également le fond inférieur. Le réacteur selon l'invention, permet ainsi de répartir la protection neutronique en deux volumes : - la couronne de protection intérieure à la cuve primaire qui a seulement pour fonction d'assurer un abaissement du flux neutronique au niveau demandé par le matériau de la cuve primaire, généralement l'acier, de sorte qu'elle peut être relativement mince, - l'enveloppe autour de chaque échangeur qui assurera protection neutronique du circuit secondaire en permettant de ne pas activer le fluide de ce circuit lors de son passage dans l'échangeur. La disposition ainsi adoptée permet de diminuer le diamètre de la cuve primaire et d'améliorer la protection du circuit secondaire, en évitant le contournement par le bas des protections neutroniques classiques. De plus, elle autorise une grande souplesse dans le choix de l'implantation des échangeurs, tant en niveau qu'en plan. Ces échangeurs peuvent en effet, être alors librement disposés aux emplacements convenant le mieux à la conception des circuits secondaires ou d e la manutention, sans crainte de pénaliser la protection neutronique. Enfin, il apparaît même possible de diminuer le volume des protections neutroniques, et par conséquent leur coût, en raison de la thermalisation du flux neutronique rapide qui intervient entre la couronne annulaire de la cuve primaire et l'enve- loppe de chaque échangeur, dont l'action est ainsi rendue plus efficace. Un mode de réalisation particulier du réacteur selon l'invention, est décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, en se référant à la figure unique jointe qui en représente une vue en coupe schématique. Dans le mode de réalisation particulier considéré, le réacteur selon l'invention est un réacteur à neutrons rapides, refroidi par circulation d'un métal fondu, sodium liquide en général. Ce réfrigérant est contenu dans une cuve principale 1 où sont immergés d'une part une cuve primaire 2, cylindrique, et d'autre part, plusieurs pompes 3 et plusieurs échangeurs 4, régulièrement répartis autour de la cuve primaire 2. Celle-ci contient le coeur combustible 5. Les pompes 3 assurent la circulation du réfrigérant entre le coeur et les échangeurs 4, où il est refroidi par échange avec le fluide d'un circuit secondaire extérieur au réacteur, ce fluide étant généralement du sodium liquide. Plus précisément, chaque pompe 3 reprend le réfrigérant de la cuve principale, pour le refouler par une conduite 6 jusqu'à un distributeur 7, situé sous la cuve primaire 2, qui assure la répartition du réfrigérant froid, à l'entrée du coeur. A la sortie du coeur, le réfrigérant devenu chaud, passe dans des prolongements latéraux 8 de la cuve primaire, qui assurent chacun l'entrée dans l'un des échangeurs 4. La sortie des échangeurs, se trouve par contre, sous ces prolongements, dans la cuve principale elle-méme, qui reçoit ainsi le réfrigérant refroidi. A l'intérieur de la cuve primaire 2, se trouve une couronne annulaire de protection 9, de forme cylindrique, qui double les-parois latérales de la cuve autour du coeur combustible 5 et se prolonge vers le haut jusqu'à l'extrémité supérieure de la cuve. Cette couronne est réalisée en un matériau choisi pour sa capacité d'absorption vis-à-vis des neutrons. Au niveau de chaque échangeur, la protection neutronique est complétée par une enveloppe 10, également en matériau absorbant, qui entoure, non seulement la virole cylindrique limitant l'échangeur, que ce soit à l'intérieur ou à l'extérieur de la cuve primaire 2, mais également le fond inférieur de l'échange geur, sous la sortie du réfrigérant refroidi. Ainsi l'installation d'une partie de la protection autour du ou des échangeurs est toujours intéressante meme si les échangeurs ne sont pas disposés sur une courbe centrée sur l'axe du coeur, et meme si la circulation du fluide caloporteur primaire s effectue en l'absence de cuve primaire. Naturellement, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation particulier décrit ci-dessus à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1.- Réacteur nucléaire à circuit réfrigérant intégré, comportant une cuve principale remplie de réfrigerant liquide, et contenant un coeur combustible, au moins un échangeur de chaleur et au moins une pompe de circulation du réfrigérant entre le coeur et l'échangeur, une couronne annulaire de protection neutronique etant disposée autour du coeur, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe de protection neutronique doublant extérieurement les parois dudit échangeur. 20- Réacteur nucléaire selon la revendication 1, caracterise en ce que le coeur combustible est contenu dans une cuve primaire disposée à l'intérieur de ladite cuve principale et en ce que ladite couronne annulaire est disposée entre le coeur et les parois latérales de la cuve primaire, tandis que ladite enveloppe de protection neutronique est à ltexterieur de ladite cuve primaire et entoure les parois latérales de l echangeur et son fond inférieur.