Brevet FR2086220A1 — publié le 19711231

La présente invention a trait à un réacteur nucléaire et plus précisément à un tel réacteur muni d'un élément permettant de guider le liquide réfrigérant le traversant et encore plus précisément à un tel réacteur muni d'un élément permettant d'amortir les vibrations casées par l'entrée du réerigérant dans la cuve du réacteur0 De nombreux types de réacteurs nucléaires à réfrigérant liquide sont construits de façon que les buses d'entrée et de sortie de ce réfrigérant avoisinent leur extrémité supérieure. Ce réfrigérant qui est le plus souvent de l'eau arrive dans le réacteur par une ou plusieurs buses d'entrée débouchant dans un espace annulaire cylindrique, compris entre la paroi cylindrique de la cuve et la paroi également cylindrique d'une enveloppe de coeur. Le courant de réfrigérant descend ensuite dans cet espace annu 'aire qui débouche dans une nhamD-- inférieures A partir de celle le le oirar. ie réfrigerant ~*m; en direction sensiblement verticale a travers ie odeur, formé par un nombre plus ou moins grand d'assemblages combustibles supportés au sein du réacteur, pour aboutir à une chambre supérieure, d'où il s'échappe par au moins une buse de sortie, laquelle traverse à la fois la paroi de la cuve et celle de l'enveloppe de coeur, et se dirige finale- ment vers un échangeur pour y céder de la chaleur qui sera converte par exemple en énergie électrique. Les buses d'entrée pénètrent dans la cuve en direction sensiblement perpendiculaire à la paroi de celle-ci, en chaque point d'implantation0 I1 en résulte la nécessité pour le liquide réfrigérant d'opérer un changement de direction d'environ 900, ce qui imprime à ce réfrigérant des vortex notables et provoque des vibrations dans l'espace annulaire cylindrique On peut suivant l'invention réduire ces vibrations au moyen d'un élément déflecteur disposé à poste fixe dans ledit espace annulaire au voisinage immédiat de la ou desdites buses d'entrée, et constitué par une ou plusieurs lames déflectrices du courant qui ont pour rôle de changer progressivement sur tout leur pourtour la direction des lignes de courant du réfrigérant arrivant dans la cuve et aussi d'éliminer pratiquement toutes turbulences par vortex, qui autrement ne manqueraient pas de prendre naissame Cet amortisseur de la turbulence causée par l'entrée du réfrigérant dans la cuve et agissant comme suppresseur de vortex est constitué auprès de chaque buse d'entrée par une ou plusieurs lames annulaires déflectrices. A partir de leur pourtour intérieur les lames font un certain angle avec l'axe géométrique de la buse d'entrée associée et le diamètre intérieur de chaque lame est de préférence sensiblement égal à celui de ladite buse d'entrée.Les parties des lames déflectrices qui avoisinent les pourtours intérieur et extérieur de ces lames s'y terminent en bords aigus, les surfaces intérieure et extérieure de chaque lame déflectrice sont toutes deux engendrées par des courbes méridiennes continues; les lames déflectrices sont montées par entretoises s oit sur la paroi de la cuve soit sur celle de l'enveloppe de coeur. Sa structure composite proposée sert à faire dévier le cou dans rn-rIgérant d'ervron o0o sans création de vortex0 En onsequence ie vourant de réfrigérant descend dans l'espace cylindrique annulaire sans turbulence notable et les vibrations antérieurement créées dans cet espace sont pratiquement suppri muées. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de deux exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels la fig. 1 est une vue par côté, en partie coupée, d'un réacteur nucléaire comportant un suppresseur de vortex auprès d'une buse d'entrée; les fig. 2 et 3 sont des vues à plus grande échelle, respectivement en coupe axiale et en bout, d'un tel suppresseur de vortex (première forme de réalisation); les fig. 4 et 5 sont des vues respectivement analogues à celles des fig. 2 et 3 (seconde forme de réalisation). Tel qu'il est représenté à la fig. 1, un secteur nucléaire équipé d'un suppresseur de vortex suivant l'invention comporte une cuve 10 laquelle forme une fois fermée par un ensemble de tê- te 12 convenablement soudé et boulonné (de façon non représentée) une enceinte strictement étanche à la pression interne. La cuve 10 présente un certain nombre de buses d'entrée de fluide réfri gérant 14 et de buses de sortie'du même fluide 16, lesquelles buses font intérieurement saillies par rapport à la paroi latérale de la cuve. On rappelle que la tête 12 a sa paroi sensiblement hémisDhérique traversée de part en part par un certain nombre d'adaptateurs en faisceau parallèle à l'axe vertical de la cuve 10.Une enveloppe cylindrique de coeur 20 est suspendue à partir d'une corniche annulaire 22, disposée juste en dessous du sommet de la cuve 100 Une tôle supérieure de coeur 24 et une tôle inférieure de coeur 26 sont disposées à l'intérieur de l'enveloppe de coeur 20 et supportées par celle-ci. Le liquide réfrigérant entrant par la buse 14 se dirige vers un distributeur inférieur 28 en passant par un espace annulaire cylindrique 30, compris entre la partie inférieure de la paroi de préférence cylindrique de la cuve 10 et celle également cylindrique de l'enveloppe de coeur 20. A partir du distributeur inférieur 28 le liquide réfrigérant remonte en direction senaiblement verticale à travers le coeur, disposé entre les tôles 24 et 26, pour aboutir à un collecteur supérieur 32, d'où il se dirige vers les buses de sortie 16, puis par des conduits soudés à ces buses, vers un échangeur de chaleur (non représenté).On observera que chaque buse de sortie 16 s'étend à travers la paroi de la cuve 10 pour aboutir à une ouverture percée dans ltenveloppe de coeur, de façon à donner toute facilité au liquide réfrigérant pour sortir du collecteur supérieur 32o La région eomprise entre la tôle supérieure 24 et la tôle inférieure 26 est plus ou moins remplie d'un certain nombre d'assemblages combustibles 34, pratiquement tous identiques entre eux Ce faisceau parallèle d'assemblages combustibles 34 renferme un certain nombre de barres combustibles (non représentées). Suivant l'invention un suppresseur de vortex est soudé, ou fixé de toute autre manière convenable, à la face intérieure de la paroi de la cuve 10, auprès de la buse d'entrée 14 et a pour rôle d'incurver progressivement les lignes de courant de fluide réfrigérant pour les amener en directions tangentielles à l'espa- ce cylindrique annulaire 30 et supprimer ainsi tout vortex qui autrement serait imprimée audit courant. Cette suppression de vortex a pour effet de réduire au minimum les vibrations dans l'espace annulaire 30o Le suppresseur 40, tel qu'il est représenté aux fig. à plus grande échelle 2 et 3, est constitué par une ou plusieurs lames annulaires déflectrices 50. Les lames 50 ont-de préférence un diamètre intérieur sensiblement égal à celui de la buse d'entrée 14 associée.Les lames 50 sont d'une forme telle que leur partie avoisinant leur pourtour intérieur et désignée par 52 se courbe ou s'oriente en faisant un certain angle avec l'axe géométrique de la buse d'entrée 14 associée. Les parties des lames 50 qui avoisinent les pourtours intérieur et extérieur de ces lames se terminent de préférence en bords aigus 54, 56 respectivement. Les lames 50 peuvent etre d'une forme telle que leurs surfaces intérieure et extérieure, 55, 57 respectivement, soient toutes les deux engendrées par des courbes méridiennes continues. Il est commode que le suppresseur soit monté sur la cuve 10, par soudage. Les lames 50 du suppresseur 40 sont de préférence pourvues d'un certain nombre d'entretoises 58 soudées d'un côté à leur face interne 55, de l'autre à la cuve 10. Quand on utilise plusieurs lames 50 sur une meme buse, on peut également se servir d'entretoises (non représentées) pour tenir les lames 50 écartées l'une de l'autre. D'une autre façon représentée aux fig. 4, 5, les entretoises 58 peuvent être soudées à la face extérieure des lames 50, auquel cas celles-ci sont montées sur l'enveloppe de coeur 20 par soudage. La position des lames est ici encore comparable à ce qu'elle était dans la forme de réalisation des fig. 2, 3. Mais dans le cas des fig. 4, 5, le diamètre intérieur des lames 50 peut être quelque peu inférieur à celui des buses d'entrée 14. Ce n'était pas indiqué dans la première forme de réalisation comme pour les essais- en tests qui se font périodiquement à travers les buses d'entrée 14o Revenant à la fig. 1, on voit que le courant de réfrigérant arrivant par les buses d'entrée 14 est progressivement détourné de sa direction initiale par le suppresseur 40 et descend ensuite dans l'espace annulaire cylindrique 30, la turbulence qui lui a été imprimée par voie de vortex étant ainsi réduite au minimum. REVENDICATIONS 1. Réacteur nucléaire comportant une cuve résistant à la pression, ayant au moins une buse d'entrée et une buse de sortie de liquide réfrigérant traversant la paroi de la cuve et fixées à cette paroi, puis un élément de structure interne suspendu à l'intérieur de la cuve à l'écart de la paroi de celle-ci, de façon à former à partir de ladite buse d'entrée un espace annulaire cylindrique d'entrée du liquide réfrigérant, caractérisé en ce que ledit réacteur comporte en outre un suppresseur de vortex, disposé à poste fixe dans ledit espace annulaire, et essentiellement constitué auprès de chaque buse d'entrée par au moins une lame déflectrice déviant sur tout son pourtour le liquide réfrigérant. 2. Réacteur nucléaire selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque lame déflectrice est de forme générale annulaire. 3. Réacteur nucléaire selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'auprès de chaque buse d'entrée les lames déflectrices sont multiples et sont tenues écartées l'une de l'autre par des entretoises de façon à former entre elles des canaux déviateurs. 4o Réacteur nucléaire selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque lame déflectrice a sa partie avoisinant son pourtour intérieur qui se courbe ou sBoriente en faisant un certain angle avec l'axe géométrique de la buse d'entree associé. 5. Réacteur nucléaire selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les parties des lames déflectrices qui avoisinent les pourtour intérieur et extérieur de ces lames s'y terminent en bords aigus. 6o Réacteur nucléaire selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le diamètre intérieur des lames annulaires est sensiblement égal à celui de la buse d'entrée associée. 7. Réacteur nucléaire selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les surfaces intérieure et extérieure de chaque lame déflectrice sont toutes deux engendrées par des courbes méridiennes continues,