Brevet FR2108896A1 — publié le 19720526

La présente invention est relative à une aire support pour réacteur nucléaire, notamment pour réacteur dit à haute température où la circulation d'un fluide primaire de refroidissement prélevant les calories dégagées par la fission du matériau combustible s'effectue de haut en bas à travers le coeur 5 du réacteur, l'aire support située sous ce dernier et le supportant,étant de ce fait placée dans un espace en contact avec le fluide chaud sortant du coeur et se dirigeant vers une installation de production d'énergie électrique. Du fait de la conception du réacteur et du sens adopté pour la circulation du fluide primaire, l'aire support du coeur est soumise à des con-10 traintes diverses, résultant en particulier du froids des éléments constituant le coeur et des structures connexes du coeur,de l'effort exercé vers le bas par le courant fluide primaire, et des surcharges locales provoquées éventuellement par un appareil de manutention de combustible associé au réacteur. En outre, le ou les matériaux constituant l'aire support doivent pouvoir résister 15 à tous les effets thermiques du fluide chaud sortant du coeur ainsi qu'aux effets des rayonnements issus de ce dernier. Enfin, l'aire support doit assurer au moins partiellement, une protection thermique peur le fond d'un caisson en béton constituant l'enveloppe externe du réacteur et sur lequel elle repose. 20 L'aire support selon l'invention répond notamment à ces différentes exigences et à cet effet se caractérise en ce qu'elle se compose d'un simple dallage d'éléments prismatiques en matériaux réfractaires et isolants, posén sur le fond du caisson et disposés en une ou plusieurs couches superposées. La structure en éléments prismatiques indépendants permet aisément 25 le remplacement des parties défaillantes. A cet effet ces éléments prismatiques sont réalisés suivant un module identique à celui des autres éléments du réacteur et de ce fait peuvent être manipulés par le même mécanisme. La nature des matériaux réfractaires et isolants permet d'éviter le refroidissement de ces éléments par un courant spécial de gaz froid et le calorifu-30 geage de l'aire support. Dans une première variante de réalisation, les éléments prismatiques de l'aire support forment deux couches et sont constitués au moyen de matériaux différents, la couche supérieure étant formée d'un matériau réfractaire et la couche inférieure d'un matériau isolant. Dans une autre variante, les 35 éléments prismatiques sont constitués à partir du «6rae matériau,notamment isolant réfractaire, d'un corps céramique, d'un produit graphita alvéolé ou rendu isolant par réduction de densité. D'autres caractéristiques d'une aire support selon l'invention apparaîtront également à travers la description qui suit de deux .exemples 70 37513 2 2108896 de réalisation, donnés à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : — la Fig. 1 est une vue schématique en coupe partielle d'un premier mode d'exécution, 5 - la Fig. 2 est une vue en coupe partielle d'une autre variante. On a repris sur ces figures les mêmes chiffres de référence pour désigner de l'une à l'autre des organes identiques. Comme on le voit sur la Fig. 1, l'aire support considérée est prévue pour assurer le supportage du coeur d'un réacteur nucléaire, notamment 10 à haute température, en étant elle-même appuyée sur un fond en béton 1 appartenant à un caisson de protection entourant ce coeur et l'ensemble des structures de celui-ci. Le fond 1 est recouvert du côté de l'aire support par une enveloppe métallique 2 formantpeau d'étanchéité et destinée à éviter les fuites dans le béton du fluide primaire de refroidissement qui circule de haut 15 en bas à travers le coeur du réacteur et qui vient au contact de l'aire support en étant porté à sa plus haute température. Dans le reste du caisson porté à température moindre, l'enveloppe est recouverte d'une épaisseur convenable d'un matériau calorifuge 3. Ce matériau qui est choisi en fonction de critères économiques n'est généralement pas capable de constituer l'aire support dans 20 le fond du caisson : en effet il n'a pas une résistance mécanique suffisante pour porter les charges localisées du coeur et il n'a pas toujouFBune bonne" tenue thermique au contact du gaz très chaud qui règne à cet endroit. Conformément à l'invention,le calorifuge 3 peut être supprimé sur le fond du caisson ; l'aire support apporte alors la protection thermique 25 nécessaire à cet endroit. L'aire support 5 qui repose ainsi sur le fond 1 est constituée de deux couches superposées, respectivement 6a et 6b, la couche 6a étant celle qui se trouve directement au contact de l'enveloppe 2, la couche 6b située au-dessus de la première, étant elle au contact du gaz très chaud. Chacune des couches précédentes est constituée au moyen d'éléments 30 prismatiques, respectivement 7 et 8, selon qu'ils appartiennent à la couche 6a ou 6b, ces éléments présentant des dimensions géométriques choisies de manière à correspondre à un module de base unique, c'est-à-dire dans l'exemple considéré à présenter une section droite identique, ici hexagonale régulière, permettant à ces éléments do se superposer exactement l'un à l'autre pour for— 35 mer des colonnes de support. Seule varie la hauteur relative des éléments 7 et 8, cotte hauteur qui dépend des caractéristiques de chacun des matériaux étant par exeople double pour les éléments 8 de celle des éléments 7 situés en-dessous. Les éléments prismatiques dans les deux couches 6a et 6b superposées 70 37513 3 2108896 sont constitués dans la variante considérée ; au moyen de deux matériaux différents, les éléments 7 étant de préférence en béton réfraciaire et. les éléments 8 en rraphite, de manière à permettre à la couche 6a d'assurer une protection thermique suffisante du fond 1 et. à la couche 6b de supporter les charges localisées reposant sur l'aire support et le contact du gaz chaud; chaque élément de celle-ci résistant convenablement à l'effort d'écrasement dû aux éléments du coeur placés au-dessus. De préférence, le coeur non représenté est lui-même constitué d'éléments prismatiques de même module que les éléments 6a et 6b, ces éléments étant empilés en colonnes verticales reposant sur l'aire support par l'intermédiaire de poteaux 9 de section plus faible, afin de permettre notamment au fluide primaire de refroidissement de sortir à la base du coeur avant d'être renvoyé vers des collecteurs appropriés disposés soit sur les côtés soit en dessous de l'aire support, La Fig,1 correspond à une coupe faite en dehors des zones singulières constituées par ces collecteurs ou tuyaux conduisant le fluide chaud vers l'installation de récupération de l'énergie. Chaque élément prismatique 7 ou 8 de l'aire support comporte à sa partie supérieure un alésage ou trou borgne 10 permettant d'effectuer la manutention de ces éléments par un organe de préhension adapté^ pénétrant à l'intérieur du caisson du réacteur, l'enlèvement ou le remplacement des éléments prismatiques de l'aire support s'effectuant après démontage de la colonne verticale correspondante dans le coeur du réacteur et enlèvement du poteau de support 9 prévu entre la base de uelle-ci et l'élément 8 de l'aire support placé en regard. Dans les couches superposées 6a et 6b de l'aire support, tous les éléments prismatiques sont identiques à l'exception de ceux tels que représentés en 11a, 11b situés à la périphérie de l'aire support compte tenu de la forme même du caisson et de la présence des voiles ou goussets 4, On donne ensuite à l'ensemble des prismes de l'aire support une certaine cohésion, soit en les liant entre eux dans une même colonne par des organes se situant sur leurs faces horizontales et s'emboîtant mutuellement, soit en clavetant les différentes colonnes entre elles sur leurs faces latérales. La Fig, 2 illustre une autre variante de réalisation de l'aire support où les couches 6a et 6b sont réalisées au moyen d'élêmenip prismatiques 20 et 21 constitués à partir d'un même et unique matériau, tel qu'un graphite ordinaire c'est-à-dire, compte tenu de la position de l'aire support extérieure au coeur du réacteur, ne présentant pas nécessairement la pureté nucléaire. Avantageusement, le graphite des éléments prismatiques 20 et 21 70 37513 4 2108896 présente une structure alvéolée par des trous 22> réalisés soit par moulage des éléments prismatiques préalablement à leur montage sur le fond 1 du caisson, soit par usinage, ces trous améliorant la protection thermique de ce dernier sans limiter trop notablement la résistance mécanique des '.éléments, nécessaire pour supporter les colonnes du coeur. Dlautres matériaux peuvent avantageusement remplacer le graphite alvéolé ; on peut ainsi utiliser cette variante à matériau unique, en constituant par exemple une ou deux couches, selon les caractéristiques du matériau de prismes en corps céramique ou en béton très réfractaire, dont l'abrasion est évitée grâce à un émaillage superficiel. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples elle en embrasse au contraire toutes les variantes. 70 37513 5 2108896 REVENDICATIONS 1. Aire support pour réacteur nucléaire, notamment à haute température, comprenant un caisson en béton entourant le crteur du réacteur reposant sur l'aire support, caractérisée en ce qu'elle se compose d'un dallage d'éléments prismatiques en matériaux réfractaires et isolants, 5 posés sur le fond du caisson et disposés selon une du plusieurs couches superposées, 2. Aire support selon la revendication 1 caractérisée en ce que les éléments prismatiques dans les couches sont constitués au moyen de matériaux différents, la couche supérieure étant formée d'un matériau réfractaire et la 10 cnuche inférieure d'un matériau isolant. 3. Aire support selon la revendicatien 1, caractérisée en ce que les éléments prismatiques sont constitués è partir du même matériau, notamment d'un béton isolant réfractaire ou d'un corps céramique éventuellement émaillé superficiellement, d'un graphite alvéolé ou rendu isolant par réduction de 15 densité.