Brevet FR2073493A1 — publié le 19711001

L'invention a pour objet un système de refroidissement pour un réacteur nucléaire à refroidissement par fluide n'ayant qu'une capacité faible ou nulle d'absorber un excès de clialeur en présence d'un déclenchement de fonctionnement lors d'un grand dégagement de chaleur. On a proposé des systèmes de refroidissement pour réacteurs nucléaires refroidis par fluide qui comprennent un circuit d'eau intermédiaire pour transférer la chaleur du fluide de refroidissement pour le coeur de réacteur à un autre circuit complémentaire de fluide de refroidissement et de là à un puits de chaleur tel que la mer ou l'atmosphère. Pour garantir l'intégrité du réacteur lors de la perte totale des sources de puissance fournie, il serait nécessaire d'installer une source de puissance de secours de grande capacité pour fournir la puissance nécessaire au maintien de la circulation du fluide de refroidissement à l'intérieur des circuits intermédiaire et complémentaire de fluides de refroidissement de façon à extraire rapidement de la chaleur du fluide de refroidissement pour le coeur de réacteur. La disposition d'une telle source de puissance de secours serait coûteuse et impraticable et, comme son coût d'investissement est en rapport du régime de puissance, il serait avantageux de réduire la demande totale de puissance qui serait nécessaire à l'installation de secours. Selon l'invention, dans un système de refroidissement pour un réacteur nucléaire refroidi par fluide ayant un circuit d'eau intermédiaire pour le transfert de chaleur du fluide de refroidissement pour le coeur de réacteur à un circuit complémentaire de fluide de refroidissement, le circuit d'eau intermédiaire est muni : - d'une soupape de sûreté pour permettre l'expulsion d'eau ou de vapeur du circuit en réponse au dépassement de la pression dans le circuit intermédiaire au-delà d'une valeur prédéterminés ; - d'un moyen d'alimentation de secours en eau pour fournir de l'eau sous pression au circuit afin de remplacer l'eau ou la vapeur expulsée à travers la soupape de sûreté. Ainsi, en cas de perte de puissance fournie po\ir la circulation de l'eau dans le circuit intermédiaire, l'eau qui s'y trouve peut y'bouillir avec sécurité et absorber ainsi la chaleur extraite du fluide de refroidissement pour le réacteur. Par un tel moyen, la puissance nécessaire provenant de sources de secours pour maintenir la circulation d'eau le long du circuit peut être copv 70 46171 2 2073493 considérablement; réduite. De préférence, le moyen de secours d'alimentation en eau est raccordé au circuit intermédiaire en tin point en amont du moyen d'échange de chaleur associé au fluide de refroidissement ^ pour le coeur de réacteur, la soupape de sûreté est disposée en aval du dit moyen d'échange de chaleur entre ce moyen d'échange de chaleur et le dit point et une soupape de non-retour est prévue dans le circuit intermédiaire en amont du dit point mais en aval de la soupape de sûreté. 10 Ainsi, lors du fonctionnement du moyen de secours pour l'alimentation en eau, la totalité de l'eau fournie au circuit intermédiaire s'écoulera pratiquement à travers le moyen d'échange de chaleur associé au fluide de refroidissement pour le coeur de réacteur et en extraira de la chaleur. On décrira maintenant un exemple d'exécution de l'invention en référence au dessin annexé dont la figure unique est une représentation d'une partie d'un système de refroidissement selon l'invention. Un circuit d'eau intermédiaire, indiqué de façon générale en 20 1» comprend un échangeur de chaleur, composé d'un pré-refroidisseur 2 et d'un refroidisseur intermédiaire 3 qui assure le transfert de chaleur entre le circuit intermédiaire et le fluide de refroidissement pour le coeur d'un réacteur nucléaire côtier refroidi par un gaz» Le pré-refroidisseur 2 et le refroidisseur intermédiaire 3 25 sont disposés à l'intérieur d'une paroi du caisson, sous pression 4 du réacteur et sont associés à une turbine à gaz à cycle direct (non représentée) disposée pour employer le gaz de refroidissement du coeur de réacteur comme fluide de travail de la turbine. Dans le circuit intermédiaire est aussi disposé un autre 30 échangeur de chaleur $ qui assure le transfert de chaleur dur circuit intermédiaire à Tin circuit de refroidissement complémentaire,, indiqué de façon générale en 6, qui utilise de l'eau de mer comme puits de chaleur et qui est muni d'une pompe de circulation (non représentée)o En un site à l'intérieur des terres, le circuit de 35 refroidissement complémentaire comprendrait une ou plusieurs tours de refroidissement pour rejeter la chaleur à l'atmosphère au lieu de l'évacuer à la mer. Pour compenser les petites pertes normales du circuit intermédiaire, on a prévu une alimentation d'eau traité© (c'est-à-dire déminéralisée) à travers une soupape de non-retour 7» 40 Le circuit comprend aussi une pompe de circulation 8 ayant une bad original copy 70 4617î 3 2073493 soupape de non-retour 9 disposée du côté de sa sortie. Une soupape de sûreté 10, associée à ce qui constitue une cheminée de ventilation atmosphérique (non représentée), est prévue en amont de 1'échangeur de chaleur complémentaire 5 pour un rôle 5 qu'on exposera dans la suite de la description et de façon analogue un moyen d'alimentation de secours en eau, comprenant un réservoir d'alimentation en eau 11, une pompe à eau d'alimentation de secours 12 et une soupape de non-retour 13, est relié en série au circuit intermédiaire en amont du pré-refroidisseur 2. 10 Lors du fonctionnement normal du système de refroidissement, la pompe de circulation 8 maintient la circulation de l'eau à l'intérieur du circuit intermédiaire 1 et de façon analogue la pompe de circulation correspondante (non représentée) maintient la circulation dans le circuit 6 du puits de chaleur. Cependant, lors 15 de la perte des alimentations en puissance, la puissance pour les pompes devrait habituellement être fournie par des sources de secours (non représentées) telles que des batteries ou des génératrices actionnées par moteurs diesel Dans la présente disposition, dans des conditions d'urgence, les pompes de circulation dans le circuit intermédiaire 1 et le circuit 6 du puits de chaleur sont déclenchées et la circulation dans les deux circuits est ralentie. La température de l'eau dans 30 le pré-refroidisseur 2 et dans le refroidisseur intermédiaire 3 s'élève et l'eau se met à bouillir. Quand la pression dans le circuit intermédiaire dépasse une valeur prédéterminée, la soupape de sûreté 10 s'ouvre et permet à l'eau et à la vapeur de s'échapper du circuit intermédiaire en évacuant ainsi la chaleur à l'atmos-phère. En même temps, la pompe à eau d'alimentation de secours 12, qui ne réclame elle-môme qu'une puissance relativement faible, est mise en marche et complète, à partir du réservoir d'eau d'alimentation de secours 11, la perte d'eau ou de vapeur à travers la soupape de, sûreté 10„ Le réservoir peut contenir par exemple assez 40 d'eau pour un refroidissement continu pendant 45 minutes. COP^ 70 46171 4 2073497 Par ce moyen, il est possible d'utiliser l'effet de la chaleur latente de vaporisation pour absorber la chaleur du fluide de refroidissement pour le coeur de réacteur et on peut ainsi réduire considérablement le débit à l'intérieur du circuit intermé-5 diaire, par exemple diviser le débit par "10. La soupape de non-retour 9 assure que l'écoulement d'eau provenant du réservoir 11 est dirigé à travers le pré-refroidisseur 2 et le refroidisseur intermédiaire 3 et que par conséquent la vapeur produite est refoulée à travers la soupape de sûreté 1.0. Aucune puissance n'est 10 fournie à la pompe de circulation 8 à partir de 1*équipement en puissance de secours et le débit d'eau à travers l1échangeur de chaleur 5 cesse ou est fortement réduit. Ainsi, le débit à l'intérieur du circuit du puits de chaleur 6 peut- cesser, car il n'est plus nécessaire d'extraire de la chaleur de 1'échangeur de chaleur 15 5 et les besoins en puissance de la pompe dans le circuit 6 du puits de chaleur, en plus de ceux de la pompe 8, n'ont pas à être assurés par l'équipement en puissance de secours. On comprendra que l'invention permet de faire une réduction substantielle dans la dimension de l'équipement qui doit être 20 installé pour maintenir le débit du fluide de refroidissement dans le système de refroidissement dans les conditions d'urgence exposées. COPY 70 46171 5 2073493 be7ehjicatiohs. 1. Système de refroidissement pour réacteur nucléaire refroidi par fluide ayant un circuit d'eau intermédiaire pour le transfert de chaleur du fluide de refroidissement pour le coeur de réacteur à un circuit de fluide de refrodissement complémentaire, caractérisé par le fait qu'on a prévu dans le circuit intermédiaire: - une soupape de sûreté (10) pour permettre l'expulsion d'eau ou de vapeur du circuit (1) en réponse à un dépassement de la pression dans le circuit intermédiaire au-delà d'une valeur prédéterminée ; et - un moyen d'alimentation de secours en eau (11, 12, 13) » pour fournir de l'eau sous pression au circuit (1) afin de remplacer l'eau ou la vapeur expulsée à travers la soupape de sûreté (10). 2. Système de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en outre par le fait que le moyen d'alimentation de secours en eau (11, 12, 13) est raccordé au circuit intermédiaire (1) en un point en amont du moyen d'échange de chaleur (2, 3) associé au fluide de refroidissement pour le coeur de réacteur et que la soupape de sûreté (10) est disposée en aval du dit moyen d'échange de chaleur (2, 3) entre ce moyen d'échange de chaleur et le dit point. 3. Système de refroidissement selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'une soupape de non—retour (9) est disposée dans le circuit intermédiaire (1) en amont du dit point mais en aval de la soupape de sûreté (10). COPV ï