Brevet FR2263483A1 — publié le 19751003

La présente invention est relative à un procédé de fabrication d'échangeurs destinés au refroidissement de l'hexafluorure d'uranium pour installations d'enrichissement de l'uranium selon la méthode de la diffusion gazeuse; l'invention vise également des échangeurs du type à tubes rectilignes obtenus par mise en oeuvre de ce procédé, On sait que l'uranium naturel ne renferme qutune faible proportion (0,7 #) de son isotope 235, qui seul est fissile, alors que les centrales nucléaires à eau légère fonctionnent avec de l'ura- nium ayant un enrichissement de 2,5 à 3,5 $ en isotope 235.Le procédé le plus répandu pour enrichir l'uranium est celui de la diffusion gazeuse de l'hexafluorure d'uranium (VF6). Pour obtenir, avec ce procédé, un enrichissement d'environ 3 %, il faut prévoir plusieurs centaines d'étages reliés en cascade. Chacun de ces étages se compose d'un compresseur avec son support, d'un réfrigérant de l'hexafluorure d'uranium gazeux, d'un diffuseur et d'une barrière de séparation, ces éléments étant reliés les uns aux autres directement suivant tout leur diamètre. L'invention vise à créer un procédé de fabrication des échangeurs pour le refroidissemen#t de l'hexafluorure d'uranium, ainsi que les échangeurs obtenus par mise en oeuvre de ce procédé. Un échangeur de refroidissement se compose essentiellement d'un caisson présentant, à chaque extrémité, un rebord servant à le raccorder respectivement à un support du compresseur et à un diffuseur, et d'un faisceau de tubes. En regard des tubes de refroidissement, ce caisson a une section de forme rectangulaire et, de préférence, carrée. Les caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, deux formes de réalisation d'un échangeur à tubes rectilignes selon l'invention. Sur ces dessins - la Fig. 1 est une vue, de c8té et en coupe, d'un échangeur selon l'invention; - les Fig 2 et 2' sont des vues avant de deux formes différentes de réalisation de l'échangeur suivant l'invention; - la Fig. 3 est une vue en plan de l'échangeur; - la Fig. 4 représente, à plus grande échelle, l'une des formes possibles de réalisation des éléments souples servant à réunir le faisceau de tubes au caisson à rebords; et - la Fig. 5 représente la forme de réalisation avec soudures mais sans éléments souples. Comme le montre la Fig. 1, l'échangeur de refroidissement comprend essentiellement un faisceau 1 de tubes rectilignes et deux plaques d'extrémité 2, 2', ainsi qu'un caisson 3 à rebords. Le procédé selon l'invention se caractérise d'abord par le fait que le faisceau 1 de tubes avec ses plaques 2, 2' est fabriqué indépendamment du caisson 3. Ceci permet 1 - de fabriquer, dans un milieu non pollué, le faisceau de tubes 1 avec ses plaques 2 et 2', la plaque de maintien 4 et les coudes 5 soudés aux tubes; 2 - de fabriquer le caisson 3 dans un milieu ordinaire; 3 - de réaliser ultérieurement la protection interne du caisson; 4 - de raccorder, par une simple soudure, chacune des deux plaques 2, 2' à la partie correspondante du caisson 3 (Fig. 5). Le procédé selon l'invention se caractérise ensuite par le fait qu'il est prévu, entre le faisceau 1 de tubes et le caisson 3, aux points de raccordement, des éléments souples F et F grâce auxquels 1 - on absorbe, dans les matériaux, les dilatations dues aux retraits de soudure; 2 - on obtient la dilatation différentielle du faisceau de tubes 1 par rapport au caisson 3 en cours de fonctionnement, résultant des diverses températures auxquelles sont soumis ces éléments. L'élément souple est profilé à cet effet; 3 - on réduit, par conséquent, les sollicitations mécaniques (dues à la différence de température entre les tubes et le caisson) dans les raccordements entre les tubes 1 et les plaques 2, 2', ce qui augmente la sécurité de fonctionnement de l'appareil. Une troisième caractéristique importante du procédé selon 1'invention réside dans le fait que les tubes T, T' (Fig. 2) qui constituent le faisceau sont reliés entre eux de façon à être raccordés en série à une ou à deux rangées horizontales parallèles, suivant qu'il s'agit d'échangeurs de petite ou moyenne taille ou de gros échangeurs (Arts et Métiers, Juin-juillet 1972, page 21 et suivantes). Les avantages qui en résultent sont 1 - l'augmentation du rendement de l'échange en raison de la vitesse optimale que peut atteindre l'eau; 2 - la diminution éventuelle de la surface d'échange qui peut en résulter; 3 - la réduction au minimum de la dépense d'énergie qui est proportionnelle au nombre des rangées horizontales de tubes. On comprendra mieux ces caractéristiques d'après les figures, sur lesquelles on voit (Fig. 2 et 2') qu'à la rangée, ou aux deux rangées de tubes horizontaux T réunis en parallèle, fait, ou font, suite verticalement N ou N/2 rangées de tubes T' reliés en série. La Fig. 4 montre une forme de réalisation particulière des éléments souples F, F' qui servent à relier les plaques 2, 2t au caisson 3 et qui ont une forme de boucle plus ou moins prononcée, comme sur les figures, mais qui peuvent avoir cependant d'autres profils, par exemple circulaires ou elliptiques. - REVENDICATIONS. 1 - Procédé de fabrication d'échangeurs à tubes rectilignes pour le refroidissement de l'hexafluorure d'uranium destinés à des installations d'enrichissement de l'uranium par diffusion gazeuse, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à fabriquer le faisceau de tubes par assemblage des tubes sur deux plaques d'extrémité, dans un milieu non pollué et à fabriquer le caisson dans un milieu ordinaire, à procéder ensuite à la protection interne de ce caisson et, enfin, à raccorder, par simple soudure, chacune des deux plaques à la partie correspondante du caisson. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on intercale, entre le faisceau de tubes et le caisson, aux points de raccordement et avant de procéder à ce raccordement, des éléments souples, en vue d'absorber dans les matériaux, les dilatations dues aux retraits de soudure, de permettre la dilatation différentielle du faisceau de tubes par rapport au caisson en cours de fonctionnement, et de diminuer les sollicitations mécaniques dans les raccordements entre tubes et plaques. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et/ou 2, caractérisé en ce que l'on monte les tubes composant le faisceau de manière qu'ils soient raccordés en série avec une ou deux rangées horizontales en parallèle, selon qu'il s'agit d'un échangeur de taille faible ou moyenne, ou d'un gros échangeur, afin d'augmenter le rendement de l'échange en raison de la vitesse optimale que peut atteindre l'eau, de diminuer la surface d'échange et de réduire au minimum la dépense d'énergie. 4 - Echangeur de refroidissement caractérisé en ce qu'il est obtenu par mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3.