Brevet FR2064141A1 — publié le 19710716

i 2064141 La présente invention se rapporte à des dispositifs pour la protection des parois extérieures d'appareils et de récipients contenant deux fluides réagissant de façon exothermique l'un avec l'autre, par exemple dléchangeurs de chaleur sodium-eau dans des 5 centrales nucléaires» Les échangeurs de chaleur sodium-eau sont constitués par des récipients de grande taille, remplis de sodium à température élevée et sous pression relativement faible, et renfermant un grand nombre de tubes de petit diamètre , placés étroitement côte à côte et remplis d'eau ou de vapeur sous une 10 pression sensiblement plus élevée» Dans le cas de fuites peu importantes des tubes conduisant l'eau, un jet d'eau fin, en forme d'aiguille, pénètre dans le sodium et conduit à la formation d'une zone de réaction dégageant des flammes, sous l'effet de la réaction qui s'établit alors immédiatement entre le sodium et l'eau. 15 Dans le cas où cette flamme touche des éléments de construction voisins, en particulier les parois extérieures du récipient, ces éléments sont détruits en l'espace d'un temps relativement court, par l'action de la chaleur et par la corrosion et l'érosion qui s'y superposent». L'entrée en contact avec l'air ambiant, du mélange 20 sodium-eau et de l'hydrogène qui se dégage lors de la réaction du sodium avec l'eau, conduit à de violents incendies et explosions. On peut s'attendre à des conséquences semblables avec d'autres fluides réagissant de façon exothermique les uns avec les autres. Il est connu de séparer par un troisième fluide neutre 25 deux fluides réagissant de façon exothermique l'un avec l'autre. Dans ce cas, on doit toutefois s'attendre non seulement à une augmentation des frais de construction, mais également à une dépréciation de la transmission de chaleur. En outre, il est connu d'entourer la paroi extérieure d'un récipient contenant deux fluides réa-30 gissant de façon exothermique l'un avec l'autre, d'une seconde paroi et de remplir l'espace compris entre ces deux parois d'une substance neutre telle que, par exemple, un gaz inerte. Dans certains cas, on réalise même la construction toute entière entourant le récipient, de manière qu'elle soit étanche 35 et tienne la pression et on la remplit de gaz inerte. Ce mode de construction présente l'inconvénient non seulement de rendre la .surveillance et line réparation éventuelle plus difficile, mais également d'être très onéreux, aussi bien en ce qui concerne les frais de construction que le prix de la grande quantité de gaz 40 inerte nécessaire* 70 35629 2 2064141 La présente invention propose, pour des appareils et des récipients contenant, sous des pressions différentes, deux fluides réagissant de façon exothermique l'un avec 1'autre9 des dispositifs empêchant ou retardant suffisamment, en cas d1endommagement des 5 éléments se trouvant sous pression plus élevée, des conséquences dangereuses pour les éléments se trouvant sous pression-plus faible, en particulier pour les parois extérieures portantes» Selon l'invention, on obtient ce résultat en interrompant la propagation eh ligne droite du jet d'eau ou de la flamme en di= 10 reetion des parois exposées» par -une ou plusièurs couches intermédiaires, et/ou en séparant le sodium et l'eau, au voisinage des parois exposées, l'un'de l'autre par des grilles. Ces couches intermédiaires sont constituéesj' soit par des tôles lisses, soit, notamment en cas d'utilisation de plusieurs couches intermédiaires, 15 par des tamis ou des tôles perforées dont les trous' sont décalés les uns par rapport aux autres. Dans les grilles, le jet d'eau' ou la flamme est dévié, le sodium se trouvant dans l'élément correspondant de la grille est chassé.et le contact ultérieur entre l'eau et le sodium, à proximi-20 té de la paroi, est ainsi empêché. En outre, suivant une autre caractéristique de l'invention, différents tubes sont entourés, au voisinage de la paroi extérieure exposée, par des écrans incurvés de forme à peu près demi-cylindrique, qui dévient le jet d'eau sortant du tube et empêchent 25 ainsi un contact ultérieur entre l'eau et le .sodium, tout au moins au voisinage de la paroi extérieure exposée» Suivant une autre caractéristique de l'invention, les grilles se trouvent presque appliquées, soit sur la paroi extérieure elle~même, soit sur une couche intermédiaire. Grâce à cet agen-30 cernent, le sodium contenu dans l'élément de grille voisin de l'endroit défectueux est chassé et le contact ultérieur entre le sodium et l'eau au voisinage de la paroi est ainsi empêché. Le dispositif décrit ci-dessus empêche ou retarde un endommagement de la paroi extérieure portante, consécutif à une 35 fuite de l'élément sous pression plus élevée, et cela au moins jusqu* à ce que le dommage soit détecté et que ses conséquences nuisibles puissent être évitées par la mise à 1''arrêt «de la partie exposée de l'installation» A titre d'exemple de réalisation de l'objet dô l'in-40 vention, on va supposer qu*un trou de 0,2 à 0,3 mm de diamètre 70 35629 3 .7064141 se forme dans un tube d11 eau d'un échangeur de chaleur eau-sodium. Dans oc- cas; on prévoit, sans limiter pour cela le domaine d'application de 1îriventionf dec éléments de grille sensiblement carrés, ayant- des c-ôtés cl1 une longueur comprise entre 10 et 30 mm-. la pro-5 fondeur de cea éléments de grille, en direction du jet d'eau supposés doit s'élever à environ ls5 fois la longueur de ces côtés. les figures 1 et 2 du dessin annexé représentent deux exemples de réalisation non limitatifs de l'invention. Sur les deux figures, la référence 1 désigne un tube conduisant de l'eau ou la 10 vapeur3 disposé dans un récipient non représenté, rempli de sodium, la paroi extérieure de ce récipient étant référencée 2. la référence 3 désigne un trou résultant d'un endommagement, trou par lequel la vapeur ou l'eau s'échappe sous haute pression pour pénétrer dans le sodium avoisinant. les flèches 4 15 indiquent le sens d'écoulement des produits de réaction essentiellement en forme de vapeur ou de gaz et la ligne 5 indique la limite entre les produits de réaction et le sodiumc Sur la figure 1, la référence 6 désigne une aince paroi intermédiaires disposée à faible distance de la paroi exté-20 rieure 2 à protéger. La référence 7 désigne des tôles en forme de grilles ou en nids d'abeilles? fixées sur la paroi intermédiaire 6 et formant ainsi des compartiments ouverts en direction du tube 1, compartiment dans lesquels le jet de vapeur ou d'eau se trouve dévié. 25 Sur la figure 2, la référence 8 désigne une tôle ayant un profil à peu près en demi-cerclej cette tôle déviep de façon semblable à la figure 1, le jet de vapeur ou d'eau sortant du tube 1 et évite ainsi le contact direct entre les produits de réaction et la paroi extérieure 2 à protéger. 70 35629 + .7064141 BETTEHDI GATIONS le Dispositif pour la protection des parois extérieures d'appareils et de récipients renfermant au moins deux fluides réagissant de façon exothermique l'un avec l'autre, l'un des fluides passant de préférence sous pression plus élevée dans des tubes entourés par 5 un autre fluide, caractérisé par le fait qu'une ou plusieurs couches intermédiaires et/ou grilles sont disposées entre les tubes sous pression plus élevée et les parois extérieures» 2c Dispositif suivant la revendication ls caractérisé par le fait que les couches intermédiaires sont constituées par des 10 tamis ou des tôles perforées dont les trous sont décalés les uns par rapport aux autres» 3» Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les couches intermédiaire^ se présentent sous la forme d2 écrans à peu près demi-cylindriques s entourant les différents Ira- 15 " bes sur la moitié de leur pourtour, tournée vers les parois extérieures O 4° Dispositif suivant la revendication ls caractérisé par le fait que les gr-illes se trouvent presque en contact avec la paroi extérieure « 20 5q Dispositif suivant la r e-rendication ls caractérisé par le fait que "les grilles ss trouvent presque en contact avec une couche intermédiare quelque peu éloignée de la paroi extérieure 0 BAD ORIGINAL