Brevet FR2128111A1 — publié le 19721020

L'invention concerne l'association dans un nfre caisson d'une ou plusieurs turbines à gaz et du réacteur nucléaire qui leur fournit l'énergie. te but bisé est de simplifier la construction de l'ensemble, de faciliter son exploitation et de prévenir les fuites et les effets de ruptures accidentelles dans le circuit de gaz A cet effet, une intégration complète de toutes les parties associées est désirable. L'implantation en une salle cousine des composants dtune turbine à gaz en circuit fermé pose un problème d'arrangement des turbomachines et des échangeurs de chaleur, pour réduire les dimensions de la salle tout en nén- geant des accès suffisants pour l'inspection, l'entretien et les rexplacement . A cet égard, l'inplantation faisant l'objet de l'invention réunit des composants particulièrement coMpacts de turbines à gaz au moyen de conduits courts, dans une enceinte étanche et résistante colportant plusieurs pénétrations sur son pourtour. Une caractéristique essentielle de la présente invention est de grouper les turboaachines et les échangeurs de chaleur dans une salle en forme de rotonde, circulaire ou polygonale, aménagée dans le caisson contenant d'autre part le réacteur, chacun des coMposants essentiels étant orienté soit radialcient, soit en direction de trois à six ouvertures principales périphériques, et étant démontable unitairement sans déplacement des autres composants. Une autre caractéristique de l'invention est d'adapter la salle enfermant la turbine à gaz à un dessin favorable du caisson général, en limi tont le diamètre de cette salle à environ 1,5 fois celui de la cuve du réacteur et en répartissant aussi régulièrement que possible sur la périphérie les tunnels de pénétration et les sections de béton, les cAbales de précontrainte étant disposés de toutes manières convenables pour faciliter cette adaptation des salles formant deux étages superposés. tes autres caractéristiques et particularités de l'invention seront lieux comprises à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs de l'invention, en se référant aux figures annexées, lesquelles représentent Fig. 1, le cycle d'évolution du gaz produisant l'énergie, avec référence aux composants de la centrale Fig. 2, une vue de dessus en coupe schéMatique d'un premier exemple de réali sation d'installation conforme à l'invention. Fig. 3, une vue de face en coupe schématique d'un second exemple de réalisation d'une installation conforme à l'invention. Fig. 4, une vue de dessus en coupe schématique d'un second exemple de réalisation d'une installation conforme à l'invention. Sur ces différentes figures les éléments identiques portent les mêles chiffres de référence. Les dispositions de réalisation qui seront décrites à propos de ces exemples devront entre considérées comme faisant partie de l'invention, étant entendu que toutes dispositions équivalentes pourront ainsi bien être utili sées sans sortir du cadre de celle-ci. L'évolution du gaz dans son circuit est représentée en Fig. 1 sous la forme habituelle du diagramme conportant l'entropie en abcisse et la tem pérature en ordonnée. Les principaux segments de courbes, parcourus dans le sens des aiguilles d'une entre, arquent respectiveient le passage du gaz dans les composants suivants - 1 : le premier compresseur, dit à basse pression, - 2 : les échangeurs de refroidissement entre compresseurs, - 3 : le deuxième compresseur1 dit à haute pression, - 4a : les tubes à haute pression de l'échangeur récupérateur de chaleur, échauffant le gaz comprimé, - 5 : le rédacteur nucléaire, apportant la chaleur qui élève la température dudit gaz comprimé, - 6 : la ou les turbines entratnant les compresseurs et la génératrice élec trique, - 4b : le c8té basse pression du récupérateur de chaleur, abaissant la tenpé- rature du gaz détendu, - 7 : les échangeurs de refroidissement avant compression. Sur les Fig. 2, 3 et 4, les composants sont désignés par les rires chiffres que sur le diagramme de la Fig. 1, les flèches montrant le sens de parcours du gaz. Le trajet dans les tuyauteries correspond, en Fig. 1, aux courts segments reliant les parties de courbes nuiérotées. Les parois 8 du caisson enferrant la salle de production d'énergie 9 conservent une forme approiliativement circulaire et prolongent copte représen- té sur la Fig. 3, les parois de la cuve 10 contenant le réacteur 5. Les tunnels 11 permettant l'accès sont radiaux ou obliques, réservant essentiellenent entre eux des sections de béton équivalentes, pour égaliser les contraintes de compression malgré quelques asymétries, telles que le passage de l'arbre 12 transmettant la puissance motrice. Les opercules 13 forant les tunnels coupe portent des joints d'étanchéité et des systèmes de purges en vue de soustraire aux pressions et surpressions de gaz les parties périphériques des tunnels 11. Pour intégrer une turbine à gaz de grande puissance dans une salle de diamètre limité à moins de 20 mètres, les composants seront de préférence d'un modèle approprié. La turbomachine 6 ne comprendra qu'un nombre réduit de corps de compression et de détente, et un nombre réduit d'étages qui seront du type à forte dévintion du gaz. L'ensemble des machines tournantes ne reposera éventuellement que sur deux paliers, conne le montre schématiquement la Fig. 2. Mais on pourra placer éventuellement en 14 (Fig. 3 et 4) une partie de machine, à condition qu'elle soit d'un démontage aisé. Les échangeurs de chaleur comporteront des cannaux ou faisceaux de faible diamètre hydraulique à courte longueur de parcours. Les récupérateurs de chaleur 4 représentés en Fig. 4 sont, par exemple, divisés en éléments démontables comme des tiroirs, pouvant être extraits par le tunnel 11 dont ils sont voisins. Les échangeurs récupérateurs de chaleur 4 et de refroidissement 2 et 7 peuvent être monoblocs, mais placés dans la direction des tunnels ou un peu obliquement par rapport à cette direction. tes Fig. 2 et 4 montrent également l'aspect du groupement des compo- sants orienté en tout ou partie vers le centre de la salle 9 en forme de rotonde co-e représenté sur la Fig. 3. Une admission du gaz dans la turbine par un conduit I5 coaxial avec le réacteur 5 est donc favorable. Un retour vers le réacteur 5 par un conduit concentrique 16 peut être envisage, sous la forme d'une tour sur laquelle viennent se brancher les conduites 17 du gaz comprimé préchauffé dans le récupérateur de chaleur 4. On ne changerait rien à l'invention en appliquant les principes et moyens de réalisation énoncés à des installations comportant plusieurs iignes d'arbres ou un nombre différent d'échangeurs. Ceux-ci peuvent être disposés de manière différente de celle représentée sur les figures, si elle répond aux consodités d'accès concrétisées par l'orientation. Les conduits de liaison seraient modifiés en conséquence, répondant à des vues identiques. De meme, la disposition, telle que représentée, de la salle des turbosachines et échangeurs, en sous-sol de la cuve du réacteur n'est nullement limitative, et la disposition inverse de ladite salle en étage au-dessus de ladite cuve du réacteur rentre tout aussi bien dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 ) Centrale électronucléaire à cycle direct caractérisée en ce que les turbolachines et les échangeurs de chaleur sont groupés dans une salle en forme de rotonde, circulaire ou polygonale, ménagée dans le caisson contenant d'autre part le réacteur, chacun des composants essentiels étant orientés soit radialement soit en direction de trois à six ouvertures principales périphériques et étant démontable unitairement sans déplace ment des autres composants. 20) Centrale électronucléaire à cycle direct selon la revendication 1) dans laquelle le diaMètre de ladite salle est inférieur à 1,5 fois le diamètre de la cuve du réacteur. 30) Centrale électronucléaire à cycle direct selon les revendications 1) dans laquelle ladite salle est située au-dessous de ladite cuve du réacteur. 4e) Centrale électronucléaire à cycle direct selon la revendication 1) dans laquelle ladite salle est située au-dessus de ladite cuve du réacteur. 5u) Centrale électronucléaire à cycle direct selon la revendication 1) dans laquelle chacune des ouvertures de ladite salle est obturée par un opercule comportant des joints d'étanchéité et des systèmes de purge.