Brevet FR2126424A1 — publié le 19721006

la présente invention concerne des circuits de génération de vapeur d'un réacteur nucléaire. Selon la présente invention, un réacteur nucléaire comporte un coeur, au moins un circuit de génération de vapeur comprenant 5 un évaporateur ayant une entrée d'eau et une sortie de vapeur d'eau et une pompe agencée pour refouler le fluide de refroidissement du réacteur vers le tas dans le coeur, le circuit, de génération de vapeur étant relié de manière à recevoir à son extrémité inférieure le fluide de refroidissement du réacteur qui 10 quitte le coeur et à renvoyer ce fluide de refroidissement vers la pompe, l'entrée d'eau et la sortie de vapeur d'eau étant disposées aux extrémités inférieure et supérieure respectivement de 1'évaporateur et le circuit de génération de vapeur comprend des canalisations disposées de manière à transporter le fluide 15 de refroidissement reçu du réacteur vers le bas à travers 1'évaporateur. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, 1'évaporateur est annulaire et le circuit de génération de vapeur comporte également un économiseur annulaire disposé au-20 dessous de 1'évaporateur et dont l'extrémité supérieure est reliée à l'entrée d'eau de ce dernier, un surchauffeur annulaire disposé au-dessus de 1'évaporateur et dont l'extrémité inférieure est reliée à la sortie de vapeur d'eau de ce dernier, un conduit de sortie du fluide de refroidissement du réacteur descendant 25 à travers le surchauffeur, 1'évaporateur et 1'économiseur et relié par son extrémité inférieure à l'extrémité inférieure de 1'économiseur^ une première enveloppe ouverte vers le haut entourant le surchauffeur, 1'évaporateur et 1'économiseur et reliée d'une manière étanche par son extrémité inférieure au 30 conduit de sortie, et une enveloppe externe reliée d'une manière étanche par son extrémité supérieure au conduit de sortie et entourant la première enveloppe en formant avec elle un conduit annulaire communiquant à son extrémité supérieure avec l'extrémité supérieure du surchauffeur, l'enveloppe externe étant ouverte 35 à son extrémité inférieure pour recevoir le fluide de refroidissement du réacteur provenant du coeur. les circuits de génération de vapeur d'eau peuvent être 72 06509 2126424 supportés par des consoles fixées à une colonne cylindrique verticale qui traverse une partie ou la totalité des éléments du circuit. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention res-5 sortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation préférée de l'invention.. Sur ce dessin : la figure unique est une coupe partielle d'un circuit de 10 génération de vapeur avec une partie du réacteur nucléaire dans lequel il est incorporé. En se référant au dessin, le réacteur comporte un coeur 10 logé à l'intérieur d'une enceinte sous pression 12 en béton. Dans l'épaisseur de la paroi de l'enceinte sous pression 12, 15 sont ménagées un certain nombre de cavités cylindriques 14 (dont une seule est représentée), chacune d'elles contenant un circuit de génération de vapeur selon la présente invention. Chaque circuit de génération comporte un générateur de vapeur 16 et un réchauffeur 18. le générateur de vapeur 16 comporte un 20 économiseur 16A, un évaporateur 16B et un surchauffeur 16C. 1'évaporateur 16B présente à son extrémité inférieure une entrée d'eau 16D qui est reliée à l'extrémité supérieure de l'économiseur 16A et à son extrémité supérieure, 1'évaporateur 16D comporte une sortie de vapeur d.'eau 1 6E qui est reliée à l'extrémité infé-25 rieure du surchauffeur 16G. Les éléments 16A, 16B et 16C du générateur de vapeur et le réchauffeur 18 sont de forme annulaire et une colonne cylindrique verticale 20 se prolonge vers le haut à travers le réchauffeur 18 à partir du fond de la cavité 14-Deux séries de consoles 22 s'étendent radialement à partir de 30 la colonne 20, la série supérieure des consoles 22 supportant le générateur de vapeur 16 et la série inférieure supportant le réchauffeur 18. Une enveloppe cylindrique 24 entoure le générateur de vapeur 16 ; l'enveloppe 24 est ouverte à son extrémité supérieure 35 mais est reliée par son extrémité inférieure d'une manière étanche au sommet de la colonne 20 par une enveloppe tronconique 26. Un conduit 28 de sortie des gaz, qui est relié à son extrémité 72 06509 2126424 supérieure par un joint 30 au collecteur d'entrée 32 d'une pompe à gaz 34, est disposé à l'intérieur du générateur de vapeur 16. le conduit de sortie 28 est soudé à une plaque supérieure 36 qui le supporte. Cette plaque 36 est supportée par une enveloppe 5 externe 38 du générateur de vapeur qui se prolonge vers le bas autour du générateur de vapeur 16 et du réchauffeur 18 et dont le poids est transféré par la série inférieure des consoles 22 à la colonne 20. le fond de la cavité 14 est traversé, par un conduit central 10 40 d'alimentation en eau, quatre conduits de sortie 42 du surchauffeur (dont un seul est représenté), deux conduits d'entrée 44 du réchauffeur (dont un seul est représenté) et deux conduits de sortie du réchauffeur (non représentés), le conduit d'alimentation 40 est relié à l'entrée du générateur de vapeur (c'est-à-15 dire à l'extrémité inférieure de lféconomiseur 16A) par des canalisations (non représentées) disposées à l'intérieur de la colonne 20. Des canalisations (également non représentées) passent du sommet du surchauffeur 1 6C dans le conduit annulaire délimité par l'enveloppe 24 et l'enveloppe 38 du générateur de 20 vapeur pour être reliées aux tubes de sortie 42 du surchauffeur. D'autres canalisations (non représentées) disposées à l'extérieur de la colonne 20 relient le réchauffeur 18 à ses tubes d'entrée 44 et ses tubes de sortie. Pendant le fonctionnement du réacteur, la pompe à gaz 34 25 aspire le gaz du collecteur 32 et le refoule vers le bas à travers le coeur 10 d'où il est acheminé vers le fond de la cavité 14. Comme le montrent des flèches sur le dessin, le gaz monte à travers le réchauffeur 18, puis contourne le générateur de vapeur 16 en continuant à monter dans l'espace annulaire délimité par 30 les enveloppes 24 et 38 du générateur de vapeur. En passant dans l'espace annulaire, le gaz abandonne sa chaleur aux conduits de sortie du surchauffeur qui s'y trouvent. la plaque supérieure 36 provoque un changement du sens d'écoulement du gaz qui descend alors successivement à travers le surchauffeur, 1'évaporateur 35 et 1'économiseur du générateur de vapeur, le gaz provenant de la partie inférieure du générateur de vapeur est dévié par l'enveloppe tronconique 26 dans le conduit 28 par l'intermédiaire 72 06509 4 2126424 duquel il retourne au collecteur 32. En construisant un circuit de génération de vapeur selon la présente invention,, il est possible d'obtenir un écoulement ascendant de l'eau dans les parties du circuit de génération 5 de vapeur dans lesquels l'eau est en phase liquide. Ainsi, les problèmes, posés par l'instabilité et les chocs thermiques en cas d'écoulement descendant de l'eau, en particulier à de faibles débits, peuvent être résolus. En outye, la présente invention permet d'obtenir un écoulement ascendant de l'eau sans que l'écou 10 lement du fluide de refroidissement du.réacteur dans le circuit de génération de vapeur d'eau devienne d'une complexité excessive Naturellement, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et représentée et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit 15 de l'invention. 72 06509 5 2126424 RETOffllCATIOMS 1 . Réacteur nucléaire comportant un coeur, au moins un circuit de génération de "vapeur qui comprend au moins un évaporateur ayant une entrée d'eau et une sortie de vapeur d'eau, et une pompe disposée de manière à refouler le fluide de refroidissement du réacteur vers le bas à travers le coeur, ledit circuit étant relié pour recevoir à son extrémité inférieure le fluide de refroidissement du réacteur qui quitte le coeur et ramener ce fluide de refroidissement vers la pompe, réacteur nucléaire 10 caractérisé en ce que l*entrée d'eau (16D) et%la sortie de vapeur d'eau (16E) sont disposées aux extrémités inférieure et supérieure respectivement de ll évaporateur (1633) et en ce que le circuit de génération de vapeur comporte des conduits (24, 38; 28) agencés de manière à acheminer le fluide de refroidissement 15 provenant du coeur (10) vers le bas à travers 1* évaporateur (16B). 2. Réacteur nucléaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1'évaporateur (16B) est de forme annulaire et en ce qu'il est prévu un conduit de sortie (28) qui est orienté vers 20 le bas à travers 1'évaporateur, le conduit de sortie (28) étant relié par son extrémité supérieure à la pompe (32, 34) et relié par son extrémité inférieure à l'extrémité inférieure de l1évaporateur (16B), et en ce que l'évaporateur (16B) est entouré par une première enveloppe (24), le circuit de génération de vapeur 25 comportant une enveloppe externe (38) qui est disposée de manière à recevoir à son extrémité inférieure le fluide de refroidissement du réacteur quittant le coeur et formant avec la première enveloppe à son extrémité supérieure un conduit annulaire communiquant avec l'extrémité supérieure de 1*évaporateur. 30 3. Réacteur nucléaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit de génération de vapeur comporte également un surchauffeur annulaire (16C) disposé, à l'intérieur de la première enveloppe (24), autour du conduit de sortie (28) au-dessus de l'évaporateur (16B) et relié à la sortie de vapeur 35 d'eau (16E) de ce dernier, et en ce que ledit conduit annulaire (24, 38) communique avec l'extrémité supérieure de l'évaporateur (16B) par l'intermédiaire du surchauffeur (16C). 72 06509 2126424 4. Réacteur nucléaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit générateur de vapeur comporte également un économiseur annulaire (16A) disposé, à l'intérieur de la première enveloppe (24), autour du conduit 5 de sortie (28) au-dessous de 1'évaporateur (16B) et relié à ladite entrée d'eau (16D) de ce dernier, et en ce que le conduit de sortie (28) est relié par son extrémité inférieure à l'extrémité inférieure de 1'économiseur (16A) et par l'intermédiaire de ce dernier à l*extrémité inférieure de 1'évaporateur (16B). 10 5. Réacteur nucléaire selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit de génération de vapeur comporte également un réchauffeur de vapeur (18) disposé à l'intérieur de l'enveloppe externe (38) au-dessus de l'extrémité inférieure de cette dernière par laquelle elle reçoit le 15 fluide de refroidissement du réacteur, mais au-dessous de la première enveloppe (24). 6. Réacteur nucléaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaporateur (16B) est annulaire et en ce que le circuit de génération de vapeur comporte également un économiseur 20 annulaire (16A) placé au-dessous de l'évaporateur (16B) et dont l'extrémité supérieure est reliée à l'entrée d'eau (16D) de ce dernier, un surchauffeur annulaire (16C) disposé au-dessus de l'évaporateur (16B) et dont l'extrémité inférieure est reliée à la sortie de vapeur .(16E) de ce dernier, un conduit (28) de 25 sortie du fluide de refroidissement du réacteur qui se prolonge vers le bas à travers le surchauffeur, l'évaporateur et 1'économiseur et est relié par son extrémité inférieure à l'extrémité inférieure de 1'économiseur (16A), une première enveloppe (24) s'ouvrant vers le haut et entourant le surchauffeur, l'évapora-30 teur et ^économiseur et reliée d'une manière étanche au conduit de sortie 28 par son extrémité inférieure, et une enveloppe externe (38) reliée d'une manière étanche au conduit de sortie (28) par son extrémité supérieure et entourant la première enveloppe (24) et formant avec elle un conduit annulaire commu-35 niquant à son extrémité supérieure avec l'extrémité supérieure du surchauffeur (16C), ladite enveloppe externe (38) étant ouverte à son extrémité inférieure pour recevoir le fluide de 72 06509 7 2126424 refroidissement du réacteur provenant du coeur. 7. Réacteur nucléaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit de génération de vapeur comporte également un réchauffeur de vapeur (18) situé à l'intérieur de l'enveloppe 5 externe (38) au-dessus de l'extrémité inférieure de cette dernière par laquelle entre le fluide de refroidissement provenant du coeur du réacteur, mais au-dessous de la première enveloppe (24) . 8. Réacteur nucléaire selon la revendication 6 ou 7, caracté-10 risé en ce qu'il comporte une enceinte sous pression (12) renfermant un coeur (10), ladite enceinte sous pression présentant une paroi dans l'épaisseur de laquelle est ménagée une cavité (14) se prolongeant verticalement, et en ce que le circuit de génération de vapeur et une pompe (34) sont disposés dans la 15 cavité, la pompe étant reliée à l'extrémité supérieure du conduit de sortie (28), et en ce qu'il est prévu en outre un premier conduit auquel la pompe est également reliée et qui s'étend de la cavité à travers la paroi à l'intérieur de l'enceinte sous pression et un second conduit avec lequel l'extrémité inférieure 20 de .l'enveloppe externe communique, qui se prolonge également de la cavité à travers la paroi à l'intérieur de l'enceinte sous pression.