Brevet FR2254092A1 — publié le 19750704

La présente demande de brevet concerne un séparateur d'humidité pour un réacteur nucléaire, comprenant une enveloppe incluse et disposée coaxialement dans le coeur du réacteur et plusieurs paquets de lamelles qui sont entourés par ltenveloppe et dont chacun comporte un grand nombre de lamelles directrices, parallèles entre elles, disposées essentiellement dans un plan vertical et destinées à la vapeur qui les traverse, les faces de ces lamelles formant au total la surface active du groupe séparateur d'humfdité, ainsi qu'un conduit d'adduction et un circuit de décharge pour la vapeur qui passe à travers le paquet séparateur dthemiditéJ des gouttières de drainage essentiellement horizontales pour liteau, disposées au-dessous desdites lamelles directrices et des tuyaux de décharge essentiellement verticaux pour l'eau, raccordés à ces gouttières. On connatt, par exemple d'après le brevet allemand nO 1 659 183, le procédé consistant, pour fabriquer un semblable séparateur d'humidité, à disposer plusieurs paquets de lamelles, réalisées sous la forme de plaques rectangulaires, de sorte que leurs bords latéraux situés dans des plans horizontaux coNncident par paires dans la partie supérieure et la partie inférieure du séparateur d'humidité, si bien que l'aspect du séparateur d'hu midité est semblable à celui de toits en selle de maisons construites directement c8te à cotte. Une semblable disposition des ensembles séparateurs d'humidité paratt parfaitement satis faisant à première vue.Mais il faut accorder une grande importance au fait que le rendement d'un séparateur d'humidité n'est pas seulement déterminé par la surface active totale, mais aussi et dans une large mesure par les aires des sections transversales qui sont offertes à la vapeur à son arrivée et à son départ. Au cours de la mise au point d'un séparateur d'humidité selon l'invention, on a donc pu constater qu'une augmentation de la hauteur du séparateur d'humidité connu, mentionné ci-dessus, tout en maintenant le diamètre du récipient sous pression du réacteur, donne lieu à un accroissement extrAmement faible de la capacité de séchage, par rapport aux frais qutentraSne une augmentation correspondante de la hauteur du récipient -sous pres- sinon Avec certains réacteurs nucléaires construits récemment, dotés d'une puissance élevée par rapport au volume du récipient sous pression, il s'est avéré parfois qutune augmentation de puissance d'un réacteur à eau bouillante, possible à d'autres égards, ne pouvait pas être réalisée du fait qu'll n'était pas possible de parvenir à un séchage de la vapeur qui soit effectivement suffisant Comme on a pu le constater, un Séparateur d'humidité selon l'invention peut sécher 10 , de plus de vapeur qu'un sécheur de vapeur classique réalisé avec le meme diamètre et la mme hauteur. La présente invention concerne une forme de construction d'un séparateur d'humidité par laquelle est offerte la possibilité d'une relation optimale entre les grandeurs précitées.Pour compenser l'agencement plus compliqué des groupes séparateurs d'humidité, qui est devenu nécessaire de ce fait, on a essayé de réaliser les organes nécessaires pour la séparation de l'huit dité de telle sorte qu'ils servent en même temps d'éléments de construction porteurs dans une large mesure, ce qui est particu- lièrement intéressant lorsque le système de séparation d'humidité est maintenu, conformément à un principe connu, par le fait que le couvercle du récipient sous pression transmet une force agissant vers le bas. L'invention concerne donc -un séparateur d'humidité pour un réacteur nucléaire, comprenant une enveloppe incluse et disposée coaxialement dans le coeur du réacteur et plusieurs paquets de lamelles qui sont entourés par l'enveloppe et dont chacun comporte un grand nombre de lamelles directrices parallèles entre elles, disposées essentiellement dans un plan vertical et destinées à la vapeur qui les traverse, les faces de ces lamelles formant au total la surface active du groupe séparateur d'humidité, ainsi qu'un conduit d'adduction et un conduit de décharge pour la vapeur qui passe à travers le paquet séparateur d'humidité, des gouttières de drainage essentiellement horizontales pour l'eau, oui sont agencées de manière à recevoir l'eau qui est séparée par lesdites lamelles conductrices, et des tuyaux de décharge d'eau essentiellement verticaux, raccordés à ces gouttières, caractérisé en ce que plusieurs gouttières horizontales de drainage se trouvent chacune dans leur plan radial et en ce que lesdits tuyaux de décharge raccordés aux gouttières de drainage sont disposés de telle sorte qu'ils portent contre ladite enveloppe; en ce que ladite enveloppe délimite, avec un fond et un plafond, un espace dans lequel sont disposés lesdits paquets de lamelles et en ce que le fond est muni d'orifices d'admission et le plafond d'orifices de décharge pour la vapeur, tandis qu'en dehors de ladite enveloppe, des cloisons de telle essentiellement verticales sont fixées par soudure au fond et au plafond et le long des bords desdits orifices de décharge, de telle manière que les cloisons séparent une chambre de décharge appartenant à un paquet de lamelles d'une chambre d'admission appartenant à un autre paquet de lamelles, tandis que le rapport de la section transversale entre orifice d'admission et orifice de décharge est supérieur à deux, au moins pour 90 % de la surface active totale. L'invention sera décrite plus en détail ci-après en référence aux dessins schématiques joints. ta figure 1 représente la partie supérieure d'une installation de séchage de la vapeur qui est munie d'une enveloppe d'entourage et qui est prévue pour être montée sur le couvercle de la cuve modératrice d'un réacteur à eau bouillante. L'enve- loppe entoure plusieurs paquets de lamelles et, avec ceux-ci, elle fat partie d'un séparateur humidité selon l'invention. La figure 2 représenté la même forme de réalisation de l'invention en une coupe transversale dans le plan passant par la ligne II-II de la figure 1. La figure 1 est une coupe dans le plan passant par la ligne I-I de la figure 2. Les-figures 3, 4, 5 et 6 représentent une autre forme de réalisation, la figure 3 étant une coupe axiale dans le plan passant par la ligne IIT-III de la figure 4 et la figure 4 étant une coupe transversale le long de la ligne IV-IV de la figure 3. Sur la figure 5 est reproduite une coupe partielle passant par la ligne V-V de la figure t. La figure 6 est une vue schématique en perspective correspondant aux figures 3 et 4. Sur les figures I et 2, 1 désigne le récipient sous pression d'un réacteur nucléaire avec son couvercle. A la partie supérieure se trouve un séparateur d'humidité qui se compose d'une enveloppe 3 et de plusieurs paquets de lamelles parallèlé pipédiques 4, 14, 24, dont chacun contient un grand nombre de lamelles conductrices 5 pour la vapeur, parallèles entre elles et en forme de zig-zag. Lorsque la vapeur parcourt les passages étroits en zig-zag entre les lamelles 5, des gouttes d'eau se déposent sur celles-ci, s'écoulent vers le bord inférieur des lamelles directrices pour être recueillies ensuite dans une chambre collectrice 6 qui est fixée au bord inférieur d'wn cadre 7 qui réunit les lamelles d'un paquet respectif 4, 14, 24. Comme on peut le voir sur la figure 2, Les paquets de lamelles sont disposés avec une orientation telle que la composante de vitesse horizontale de la vapeur ait une direction radiale et, par ailleurs, de manière à former trois couronnes concentriques de paquets de lamelles disposés presque immédiatement les uns à la suite des autres dans la direction tangentielle. Les paquets de lamelles 4 ou 14 qui sont disposés les uns à la suite des autres dans la direction tangentielle et -- appartiennent à la chambre collectrice sont réunis par soudage et sont munis d'orifices de décharge communs 8 pour l'eau aux angles des deux polygones qui sont formés dans ces conditions. Par les orifices de décharge 8, l'eau séparée s'écoule vers le bas dans les conduites de drainage 9 qui sont essentiellement horizontales et dirigées radialement, conduites dont chacune est fixée par soudage à son tuyau vertical de drainage par son extrémité externe en direction radiale et est raccordée hydrauliquement à ce tuyau, son roule étant de delivrer l'eau séparée au-dessous du niveau d'eau du réacteur. En ce qui concerne le paquet de lamelles 24 dans le plus extérieur des polygones re- guliers précités, chaque chambre collectrice 26 comporte un tuyau de drainage cintré ll au moyen duquel elle est raccordée au tuyau de drainage lO qui s'étend essentiellement dans une direction verticale.Les tuyaux 10 sont dimensionnés de manière à absorber ensemble le poids de tout le dispositif séparateur d'humidité et les forces de serrage qui assurent la fixation du dispositif sur le couvercle du récipient modérateur. Les extrémités internes en direction radiale des tuyaux de drainage radiaux sont raccordées entre elles, mécaniquement mais non hydrauliquement, au moyen d'un cylindre central 13 semblable à un moyeu, sur le cEté extérieur duquel les tuyaux de drainage 9 sont fixés par soudage.Dans un plan qui est tangent au bord supérieur du paquet de lamelles sont disposés, en vue de maint en nir les paquets de lamelles .4-, 14, 24, plusieurs tuyaux radiaux 12 qui ont les mêmes positions angulaires que les tuyaux radiaux 9 et qui rayonnent de la meme manière que ceux-ci à partir d'un organe collecteur central 14. L'extrémité externe de chacun des tuyaux 12 et de chacune des conduites de drainage 9 est fixée par soudage à ltextremité supérieure ou, respectivement, à l'extrémité inférieure d'un support 17 en U qui est dans une position essentiellement verticale, destiné à deux paquets de lamelles 24, et qui est fixé par soudage au côté intérieur de l'enveloppe 3. Comme on le voit, les organes nécessaires pour la fonction proprement dite de séparation d'humidité sont dimensionnés et placés de telle manière qu'ils représentent en meme temps des éléments de construction valables en ce qui concerne la résistance, éléments qui entrent dans une construction robuste à cadre et à treillis. L'espace dans lequel sont inclus les paquets de lamelles , 14 et 24 est délimité, en plus de l'enveloppe 3, par un fond et un plafond. Le fond est constitué par les surfaces dirigées vers le haut des conduites de drainage 9, par les fonds des chambres collectrices 6, 16 et 26 et par la surface de l'organe 13 semblable à un moyeu. Ces surfaces ont ensemble, avec les surfaces totales d'entrée de la vapeur, une aire qui correspond approximativement à l'aire de la section transversale intérieure de la cuve du réacteur. Comme on peut le voir sur la figure 1, les huit ouvertures triangulaires 18 entre l'organe central 13 et les huit paquets de lamelles 4 forment ensemble la surface totale d'admission pour ces paquets.Chaque paquet de lamelles 4 présente, dans le plan du plafond, une ouverture 19 de décharge qui est découpée dans une plaque de recouvrement 20. Une cloison de tAole 21 inclinée, essentiellement verticale, est fixée par soudage le long du bord de l'orifice de décharge 19, de manière à former une chambre de décharge pour la vapeur qui s'écoule à travers un paquet de tales 4. De manière analogue, la cloison 22 forme une chambre de décharge pour la vapeur qui passe à travers le paquet de lamelles 14. La surface totale d'admission pour le polygone formé par le paquet de lamelles 14 se compose de l'aire comprise entre celui-ci et le polygone constitué par le paquet de lamelles 4, moins ltaire qui correspond aux parties intercalées des conduites de drainage 9.La cloison 22 est fixée par soudage au bord d'une ouverture 23 de décharge pour la vapeur, formée dans la plaque de recouvrement 20. Tandis que la vapeur séchée est guidée vers le haut au moyen de cloisons particulières 20 et 22 au niveau des paquets de lamelles 4 ét 14, on utilise tout simplement l'enveloppe 3 pour cette fonction au niveau du paquet de lamelles 24. Dans la forme de réalisation de l'invention représentée sur les figures 3, 4, 5 et 6, les paquets de lamelles du séparateur d'humidité sont disposés de telle manière que la composante de vitesse horizontale de la vapeur qui passe soit dirigée tangentiellement par rapport au récipient sous pression du réacteur. Le séparateur dthumidité contient d'une part des paquets de lamelles 31 relativement longs et, d'autre part, des paquets de lamelles plus courts 32, ainsi qutun cylindre creux intérieur 34 et un cylindre creux extérieur 35 qui sont disposés coaxia liement par rapport à l'enveloppe 30 et sont fabriqués, de me que celle-ci, en acier inoxydable. Plusieurs tuyaux verticaux de décharge 37 pour 1'eau, dimensionnés de manière à servir de poteaux porteurs, sont formés par le fait que des corps de t81e en forme de gouttière sont fixés par soudage du coté intérieur de l'enveloppe 30.Plusieurs gouttières horizontales de drainage 36 qui s'étendent radialement sont raccordées mécaniquement par l'une de leurs extrémités au cyclindre creux intérieur 34 et, parleur autre extrémité, chacune d'entre elles est raccordée mécaniquement et hydrauliquement à son tuyau vertical de déchar-- ge 37. Chaque gouttière de drainage 36 est munie de huit entretoises transversales 29 qui portent ensemble deux paquets de lamelles 32. Entre l'enveloppe 30 et le cylindre creux 35 sont fixées par soudage plusieurs gouttières de drainage 38 au même type que les gouttières 36, mais plus longues. Toutes les gouttières 38 et 36 sont raccordées hydrauliquement à un distributeur annulaire horizontal inférieur 39 et, par suite, aux tuyaux verticaux de décharge 37 qui débouchent à un niveau qui est inférieur au niveau d'eau du réacteur. Les paquets de lamelles sont disposés de telle sorte que leurs bords supérieurs soient maintenus au moyen d'une plaque de recouvrement circulaire 38 qui est munie orifices de décharge 39 pour la vapeur séchée. Les passages de décharge correspondants sont désignés par sur la-figure 4, tandis que les passages d'admission sont dési gnés par 41. Au niveau dés paquets de tôles qui se trouvent à 11 extérieur du cylindre creux 34, les passages d'admission et de décharge sont formes au moyen de cloisons 42 et 43 disposées essentiellement en position verticale. Dans le cylindre creux 34 se trouvent deux paquets de lamelles 44 avec une chambre collectrice 45 pour l'eau. La chambre X5 communique à chaque extrémité avec-une gouttière de drainage 36. Les passages d'admission sont désignés par 46 et les passages de décharge par 47. REVENDICATIONS 1. Séparateur d'humidité pour un réacteur nucléaire, comprenant une enveloppe 3, 30 incluse et disposée coaxialement dans le coeur du réacteur et plusieurs paquets de lamelles 4, 14, 24, 31, 32 qui sont entourés par l'enveloppe et dont chacun comporte un grand nombre de lamelles directrices-parallèles entre elles, disposées essentiellement dans un plan vertical et destinées à la vapeur qui les traverse, les faces de ces lamelles formant au total la surface active du groupe séparateur d'humidi- té, ainsi qu'un conduit d'adduction et un conduit de décharge pour la vapeur qui passe à travers le paquet séparateur d'humidité, des gouttières de drainage 9, 36 essentiellement horizontales pour l'eau,- qui sont agencées de manière à recevoir l'eau qui est séparée par lesdites lamelles conductrices, et des tuyaux de déchage d'eau 10, 37 essentiellement verticaux, raccordés à ces gouttières, caractérisé en ce que plusieurs gouttières horizontales de drainage 9, 36 se trouvent chacune dans leur plan radial et encre que lesdits tuyaux de décharge 10, 37 raccordés aux gouttières de drainage 9, -36 sont disposés de telle sorte qu'ils portent contre ladite enveloppe 3, 30 ; en ce que ladite enveloppe délimite, avec un fond et un plafond, un espace dans lequel sont disposés lesdits paquets de l-amelles et en- ce que le fond est muni d'orifices d'admission 18 et le plafond d'orifices de décharge 19, 39 pour la vapeur, tandis qu'en dehors de ladite enveloppe;-des cloisons de tôle essentiellement verticales 21, 22 42, 43 sont fixées par soudure au fond 9, 26, 13 et au plafond 20, 38 et le long des bords desdits orifices de décharge, de telle manière que les cloisons séparent une chambre de décharge appartenant à un paquet de lamelles d'une chambre d'admission appartenant à un autre paquet de lamelles, tandis que le rapport de la section transversale entre orifice d'admission et orifice de décharge est supérieur à deux, au moins pour 90 fui de la surface active totale. 2. Séparateur d'humidité selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits paquets de lamelles sont disposés en vue d'une direction radiale de passage de la vapeur et de telle sorte qu'iLs forment plusieurs couronnes coaxiales. 3. Séparateur d'humidité selon la revendication 1, earactérisé en ce que lesdits paquets séparateurs dthumidité sont disposés avec une direction tangentielle de passage pour la vapeur, tandis qu un premier groupe de ces paquets est dlsposé entre un cylindre creux intérieur 34 et un cylindre creux extérieur 35 et qu'un second groupe, en nombre plus grand, est disposé entre ledit cylindre creux extérieur et la surface d'enveloppe du sépa rateur dtnwmidité ; en ce que les gouttières de drainage 36 dirigées radialement sont disposées, pour quelques-uns des paquets de lamelles dans ledit premier groupe, de façon à communiquer a vec un canal collecteur circulaire 48 qui s'étend le long du cô- té intérieur de l'enveloppe, canal qui est en communication avec ledit tuyau vertical de décharge 37. 4. Séparateur d'humidité selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que lesdits tuyaux de décharge, raccordés aux gouttières de drainage, sont disposés de manière à absorber une majeure partie des forces verticales qui agissent sur le séparateur d'humidité.