Brevet FR2072017A1 — publié le 19710924

L'invention se rapporte à des réacteurs nucléaires refroidis par fluide« Quand on associe à un tel réacteur une ou plusieurs turbines à gaz à cycle direct disposées pour employer comme fluide de travail le fluide de refroidissement du réacteur, le problème se 5 pose d1 admettre des variations de charge de la turbine à courte période car l'inertie thermique du coeur du réacteur est bien plus grande que l'inertie thermique de la ou des turbines. De plus, quand une turbine est disposée dans un logement formé à l'intérieur de l'épaisseur de paroi d'un caisson sous pression qui renferme le coeur de réacteur, il est difficile de prévoir le contrôle du débit de fluide au travers ou autour de la turbine ou de l'équipement d'échange de chaleur associé à cause de l'inaccessibilité de cet équipement et parce qu'une telle disposition pourrait troubler le système de contraintes du caisson sous pression. 15 Selon l'invention, dans un réacteur nucléaire refroidi par fluide, auquel est associée au moins une turbine à gaz conçue pour employer comme fluide de travail l'agent de refroidissement du réacteur et disposée dans un logement formé à l'intérieur de l'épaisseur de paroi d'un caisson sous pression qui renferme le 20 coeur de réacteur, on prévoit un moyen de circulation en dérivation pour permettre à une certaine proportion du fluide de refroidissement froid admis au côté amont du coeur de passer en dérivation par rapport au coeur et de se mélanger avec le fluide de refroidissement réchauffé qui sort du côté aval du coeur. 2_5 Le moyen de dérivation comprend de préférence un moyen variable à vanne permettant de faire varier la dite proportion entre zéro et une valeur maximale prédéterminée. De préférence aussi une obturation étanche périphérique s'étend entre le coeur et les parois du dit caisson sous pression 30 et le moyen de circulation en dérivation comprend au moins une vanne disposée dans l'obturation périphérique* On peut prévoir un puits d'accès s'étendant à travers le caisson sous pression au-dessus de la vanne, un moyen de commande étant relié à la vanne et émergeant du caisson sous pression à travers le puits d'accès. 35 On décrira maintenant, à titre d'exemple, une forme d'exé cution de l'invention en référence au dessin annexé dont la figure unique est une coupe verticale schématique d'un réacteur nucléaire refroidi par gaz. Le réacteur comprend un coeur 10 supporté à l'intérieur 40 d'un caisson sous pression en béton 12. A l'intérieur de chacun des 70 46031 2 2072017 logements 14 formés dans l'épaisseur de paroi du caisson sous pression est disposé un ensemble de turbine à gaz à cycle direct 15 disposé pour employer comme fluide de travail l'agent de refroidissement pour la production d'énergie électrique. Un conduit d'arrivée 16 au réacteur et tin conduit de départ 18 assurent le transfert de l'agent de refroidissement respectivement réchauffé et refroidi et réchauffé entre le réacteur et chaque ensemble de turbine 15* Les côtés amont et aval 20, 22 du coeur de réacteur sont isolés l'un de l'autre à l'extérieur du coeur lui-même par une obturation de coeur périphérique 24 qui s'étend entre la surface latéralement extérieure du coeur et les parois du caisson sous pression 12. Le moyen de dérivation comprend une pluralité de passages 26 dans le joint de coeur périphérique, chaque passage étant contrôlé par une vanne 28. Un moyen de commande comprenant une liaison mécanique 30 s'étend à partir de chaque vanne à travers un puits d'accès correspondant 32 jusqu'à un dispositif de commande 34- prévu en dehors du caisson sous pression et répondant à la demande de charge électrique. Lors du fonctionnement du réacteur, en réponse à une rapide diminution de la demande de charge sur la sortie d'énergie électrique décelée par le moyen de commande 34-, les vannes 28 s'ouvrent pour permettre à une certaine proportion de gaz refroidi provenant des conduits d'arrivée 16 de passer en dérivation par rapport au coeur 10 et de se mélanger au gaz chauffé sortant du côté aval 22 du coeur. La température du gaz passant à travers les conduits de sortie 18 est ainsi réduite, ce qui aboutit à une diminution du débit d'énergie électrique. Typiquement, la proportion peut varier entre zéro et une valeur maximale prédéterminée d'environ 30 %. Comme le taux de transfert de chaleur du coeur au fluide de refroidissement est approximativement proportionnel au débit d'écoulement du fluide de refroidissement et comme le coeur a une forte inertie thermique, quand la dérivation intervient la température du fluide de refroidissement sortant du coeur ne s'élèvera pas immédiatement de façon notable et ainsi le mélange du fluide de refroidissement en dérivation relativement froid est capable de produire une diminution notable et rapide de la température du fluide de refroidissement avant qu'il passe par les conduits de sortie. Ainsi, on peut obtenir une diminution presque immédiate 70 46031 3 2072017 de la sortie d'énergie électrique. La température de coeur qui en résulte augmente plus lentement et peut être limitée de façon classique au moyen de barres de contrôle introduites dans le coeur. Dans les réacteurs à haute température, pour diminuer la 5 sensibilité du combustible au cycle thermique (c'est-à-dire aux variations à courte période répétées de la température du combustible), le combustible est souvent sous forme céramique. Un résultat de cela est que l'inertie thermique du coeur dans son ensemble est augmentée et qu'ainsi le problème d'établir une commande 10 rapide de la sortie de chaleur est encore plus aigu. Dans un tel cas, la présente invention est particulièrement avantageuse. 70 46031 4 2072017 REVENDICATIONS.. 1» Kéacteur nucléaire refroidi par fluide auquel est associée au moins une turbine à gaz conçue pour employer comme fluide de travail l'agent de refroidissement du réacteur et disposée dans 5 un logement formé à l'intérieur de l'épaisseur de paroi d'un caisson sous pression qui renferme le coeur du réacteur, caractérisé par le fait qu'un moyen de circulation en dérivation (26) est prévu pour permettre à une proportion du fluide de refroidissement froid arrivant au côté amont (20) du coeur (10) de passer en dérivation par 10 rapport au coeur (10) et de se mélanger avec le fluide de refroidissement réchauffé sortant du côté aval (22) du coeur (10). 2. Réacteur nucléaire selon la revendication 1, caractérisé en outre par le fait que le moyen de circulation en dérivation (26) comprend un moyen variable à vanne (28) par lequel on peut faire 15 varier la dite proportion. 3o Kéacteur nucléaire selon la revendication 2, caractérisé^ en outre par le fait qu'on peut faire varier la dite proportion entre zéro et une valeur maximale prédéterminée. 4. Réacteur nucléaire selon l'une quelconque des revendi-20 cations précédentes, caractérisé par le fait qu'une obturation périphérique (24) s'étend entre le coeur (10) et les parois du dit caisson sous pression (12) et que le moyen de circulation en dérivation (26) comprend au moins une vanne (28) disposée dans l'obturation périphérique (24). 25 5» Réacteur nucléaire selon la revendication 4, caractérisé en outre par le fait qu'un puits d'accès (32) s'étend à travers le caisson sous pression (12) au-dessus de la vanne (28) et qu'un moyen de commande (30) est relié à la vanne (28) et sort du caisson sous pression (12) à travers le puits d'accès (32).