Brevet FR2063938A1 — publié le 19710716

La présente invention concerne un dispositif d se ou rité pour réacteur nucléaire et plus particulièrement un dispositif de sécurité utilisant un poisun liquide e placé dans un tubs en U, dont une branche traverse le coeur du réacteur tandis que l'autre est reliée au fond d'un réservoir de liquide, et surmonté par un gaz neutre de couverture tette invention a pour objet un dispositif qui est ca ractérisé en ce qu7il comporte, entre les sommets du réservoir et de la branche du U traversant ie coeur du réacteur, un circuit de communication directe, d'équilibrage des pressions et d'égali- sation des niveaux de poison liquide dans les deux branches du , pendant l'empoisonnement du coeur, et un circuit de réglage de la pression dans lesdites branches du U au dessus du poison liquide et de commande d'une surpression dans la branche interne en vue du refoulement du poison liquide vers le réservoir hors du coeur du réacteur La commande du dispositif de sécurité est ainsi effec- tuée par une augmentation de la pression dans la pranche du U fla- ces à l'intérieur du recteur tandis que toute chute de pression dans cette partie du dispositif provoque la remertée automatique sous l'action de la pesanteur du poison liquide dans le coeur et par suite un ralentissement ou même un arrêt du réacteur.Touts fuite dans l'un ou l'autre des circuits de commande ou même en un point quelsonque à l'intérieur du réacteur prounque dane l'@ troduction de poison liquide dans celui=ci, ce qui est une grande sécurité pour le fonctiennement du réaoteur. Par ailleurs cette commande est effectuée essentiel@ ment par des moyens myataul@ues at eneuts@@sies extrêmement si@ plet et des moyens sont placés à @extérieur du caisson et peuver par suite facilament etre contr@és et en taterus, ce dui donne une bonne garantie de fiapilité Selon une autie paracter@@que de l'invention, une tuyère d'alimentation et instrue de lavage est disposee a la pertie supérieur de la crapche @itetre du Le tupe peut aipsi être rettope des @@ retculement @ poison liquide afin d'éirtier cuit épd @@ @@ colettes de po- son contre sa paroi interne art part proueruer une sbsorpti neutroni de puisible @@ coiresion du fétal du tuis Ce lavac ne risque en aucune manière de perturber la commande du dispositif puisqu'il ne peut que contribuer à augmenter la pression dans la branche interne du U et par suite à refouler le poison vers le réservoir .De plus la perturbation apportée å à la marche neutronique du réacteur est très faible, car le quantité de liquide de ringage est réduite au minimum Divers autres avantages et caractéristiques de l'invention ressontiront d'aillaurs de la description qui suit d'un mode de réalisation donné à titra d'exemple non limitatif et représente sur les dessins annexes - La figure 7 est une vue schématique, en coupe longitudinale, dtun reacteur nucléaire muni d'un dispositif de sé- curité conforme à l'invention - La figure 2 est une vue à plus grande échelle de la tuyère de lavage Sur la figure j, il n'a été représenté qu'un seul dispositif de sécurité mais il est bien évuident qu1 un réacteur nucléaire est généralement meni d'un certain nombre de dispositife semblables, nombre qui est déterminé en fonciton de la puissance du reacteur lui-meme Le dispositif de sécurité comporte un tube L-S U com prenant deux branches parallèles . une branche interne 2 travers sant le coeur 3 du réacteur nucléeire à l'intérieur d'un caisson de protection 4 et une tranche extérieure 1 à laquelle elle est reliée à sa partie inférieure par un conduit @ traversant le caissen 4. A un niveau supérieur à celui du coeur 8 du réacteur, la branche extérieure 1 débouche dans le fond d'un réservoir 10 dont la capacité est au moins égale eu volume votal d@a branche interne n du dispositif .Ce reservoir 10 est destine a contenir, pendant le fonctionnement normal du réacteur, @ poisen liquide tel que du eulfate de gadolinium ou de l'acide borique dissous dans de l eau tandis que la branche interne du i est remplie par un gaz de couverture neutre et peu absorbant Le sommet du réservoir 10 est relié par un conduit et un collecteur 14 à un second conduit 16 débouchact à la parté supérieura de la branche interne du U, un système d'électrovannes 18 êtant interposé entre le conduit 12 et le collecteur 14 de fagun seit à commander la liaison directe entre le réservoir 10 et la branche 2, soit à isoler ces extrémité des deux branches du U .Ces électrovannes sont de préférence au nombre de six couplées deux à deux en diagonale Sur le conduit 12 est par ailleurs monté un compresseur 20 de réglage de la pression du gaz de couverture, muni d'un by-pass 22 de régulation du débit, qui envoie le gaz prélevé par les canalisations 12 et 16 à travers une canalisation 24 dans un réservoir tampon 26 dej stockage, relié par l'intermédiaire d'une électrovanne 28 au collecteur 14 .Un clapet anti-retour 30 est monté sur la canalisation 24 entre le compresseur 20 et le réservoir 26 tandis qu'une tuyère sonique 32 règle le débit du réservoir 26 en amont de l'électrovanne 28 Lorsque les électrovannes 18 sont ouvertes et mettent en communication, par l'intermédiaire des conduits 12 et 16, les branches 2 et 1 du dispositif, la pression dans ces deux branches est équilibrée et le poison liquide remplit lesdites branches jusqu'à un même niveau au moins égal à la partie supérieure du coeur 3 . De la sorte celui-ci est empoisonné et le dispositif est en position d'arrêt du réacteur .Pour éviter tout reflux du poison à la partie supérieure de la branche 2, des chicanes 34 ou autres moyens de dégradation de llénergie cinétique sont montés à la partie supérieure du tube 2 D'une façon générale, lorsque le réacteur est ainsi arrêté, le compresseur 20 est mis en route tandis que les vannes 16 sont encore ouvertes et llélectrovanne 28 fermée, ce qui crée à la partie supérieure des branches 2 et t du U une légère dépression et envoie le gaz prélevé à la partie supérieure de ces branches au dessus du poison liquide, en direction du réservoir de stockage 26 . Celui-ci est ainsi rempli d'un gaz sous pression qui ne peut s'échapper en raison de la fermeture de llélectrovan- ne 28 Lorsque lton veut réduire ou supprimer l'empoison- nement du réacteur nucléaire, les vannes 18 sont fermées tandis que l'électrovanne 28 est ouverte . Le gaz comprimé contenu dans le réservoir 26 s'échappe de celui-ci à travers le collecteur 14 et le conduit 16 et refoule le poison liquide contenu dans la branche interne 2 à travers le conduit 8 et la branche t en direction du réservoir 10. Il se stabilise à un niveau légèrement inférieur à celui d coeur du réacteur La vitesse limite de ce refoulement du liquide est fonction de la section de la tuyère sonique 32 .Des vitesses plus réduites peuvent être obtenues en agissant à l'aide du compresseur 20 sur la différence entre les pressions à l'intérieur dudit réservoir 26 et dans le tube en U La commande du dispositif de sécurité est ainsi effectuée essentiellement par le réglage de la pression dans le tube en U et plus particuilèrement dans la branche interne . Toute chute de pression dans cette branche ou en un point quelconque du circuit de commande provoque immédiatement la remontée du poison liquide dans le coeur du réacteur sous la seule action de la pesanteur selon le principe meme des vases communicants . Le gaz sous pression n'agit en effet que pour le refoulement du liquide vers le réservoir .Tout incident aboutit par suite à un ralentissement ou même à un arrêt du réacteur Une telle commande hydraulique et pneumatique est de plus extrêmement simple et par suite présente une excellente fiabilité . Ces organes sont d'ailleurs pratiquement tous à l'ex- térieur du caisson du réacteur ce qui permet de les contrôler périodiquement et de les entretenir sans difficulté La fiabilité du dispositif est encore augmentée par la présence d'un circuit de rinçage ou de lavage empêchant la stagnation de gouttelettes de poison sur les parois de la branche interne 2 . Dans ce but, à la partie supérieure de ladite branche interne 2, au centre des chicanes 34, est monté un conduit axial 36 relié, à travers la paroi du caisson 4, à une source 38 de fluide de rinçage ou de lavage sous pression .Ce conduit 36 est terminé par une tuyère 40 constituée, comme le montre la fig. 2, par plusieurs buses incurvées 42 dont l'extrémité est dirigée tangentiellement à la paroi du tube 2, qui sont inclinées par rapport à i1 axe de ce même tube et dont les extrémités 43 peuvent être aplaties . Le liquide de lavage est ainsi introduit avec un mouvement de rotation tangentielle le long de la paroi même du tube 2 et forme un film qui ruisselle sur toute la longueur de celle-ci . Ce film entraîne les gouttelettes de poison qui se sont déposées sur cette paroi en direction du conduit 8 Le liquide est de préférence constitué par le même fluide que celui dans lequel est dissout le poison liquide du réservoir 10 .Par exemple, lorsque ce poison est constitué par du sulfate de gadolinium dissout dans de lleau, ie liquide de lavage sera constitué par de l'eau pu . cette eau est recusil- lie à la partie inférieure du U et renvoyée par la canalisa- tion 8 dans la branche t, un conduit de sortie 44 monté à la base de cette branche permettant l'extraction d'une quantité de li quide égale à celle qui a servi pour le lavage .Cette quantité de liquide est très faible par rapport au contenu de la branche et du réservoir 10 et ne modifie pas d'une manière notable la concentration du poison dans la solution constituant ce liquide Toutefois, dans certains cas, il peut paraître pre férable de réintroduire du poison dans le circuit pour maintenir une concentration efficace . Une canalisation 46 est montée dans ce but à la partie inférieure de la branche 2 ou disposi- tif . Elle débouche légèrement au dessus du conduit 8 et est reliée à sa partie inférieure à un réservoir 48 de poison très concentré .Le débit de cette canalisation est réglé an fonction de la nature de la solution et de la concentration désirée On obtient ainsi un rétablissement absolu des condie tions de fonctionnement du coeur après chaque introduction du poison dans la branche 2 du dispositif aucune obsorption ne- tronique due aux gouttelettes de poison restant sur ia paroi d tube, ni aucune corrosion du métal due a ces même gouttelettes ne risque de se produire . La sureté et le facilité dv diapo sitif de sécurité sont donc encore améliorées par l'opération de lavage Diverses modifications pourucient d'ailleurs être apportées au mode de réalisation est viont d'être céorit, sans sortie de cadre de l'invantion Notamment, sur le dessin le réservoir 26 ainsi que le circuit ce crmmande de sont reliés qu'a un seul tupe er U mais @l est eier evident que ces systé mas puirmaiant éventellement commenser eimuitanément plusieur tubes analegues. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif de sécurité à poison liquide pour réacteur nucléaire comprenant au moins un tube en U dont une branche traverse le coeur du réacteur tandis que l'autre est reliée au rond d'un réservoir d- poison liquide caractérisé en ce qu'il comporte entre le réservoir et la branche du U traversant le coeur du réacteur, un circuit de communication directe, d'équilibrage des pressions et d'égalisation des ni- veaux de poison liquide dans les deux branches du a pendant l'empoisonnement du coeur et un circuit de réglage de la pres sion dans lesdites branches du U au dessus du poison liquide et de commande d'une surpression dans la branche interne, en vue du refoulement du poison liquide vers le résarvoir hors du coéur du réacteur 2 ) $Dispositif de sécurité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la circuit de réglage et de commande de la pression comprend un réservoir de stockage sous pression d'un gaz neutre et peu absorbent et une vanne d'isalement entre ce réservoir et le branche interne du diapositif 3 ) Dispositif de sécurité suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un compresseur avec by=pass de réglage du débit entre le circuit de communscation directe et le réservoir de stockage de gaz neutre 4 ) Dispositif de sécurité suivant la mevendication 2, caractérise en ce qu'il comporte une tuyère conique montée entre le réservoir de stockage et la vanne d'isolement. 5 ) Dispositif de sécurité suivant se ravandication 1, cevactérisé en ce qu'il comporte des chicance de freinage de la colonne de liquide disposées à la partie supérieure de la trenache interne du dispositif, au dessus du coeur du méscteur 6 ) Dispositif de sécurité suivant @ rendat cation 1, caractérisé en ce qu'il comporte une tuyùre dalimentation en fluide de lavage débouchant à la partie supériaure de la bran ne inrerne du U 7 ) Dispositif de sécurité suivant la revendication 6. caractérisé en ce que la tuyère de fluide de tavage comporte plusieurs buses incurvées dont les extrémités sont aplaties et qui sont inclinées par rapport à 11 axe de la branche du U 8 ) Dispositif de sécurité suivant l'une des revenu dications 6 et T, caractérisé en ce qulil comporte une canalisa~ tion dtinjection de poison très concentré à la partie inférieure de la branche interne du U 9D) Dispositif de sécurité suivant ltune des revenu dications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un conduit d'évacuation de poison liquide à la partie inférieure de la branche externe du U