Brevet FR2271504A1 — publié le 19751212

La présente invention se rapporte aux groupes d'évaporation pour centrales nucléaires, et concerne plus particulièrement un déflecteur ou chicane de circulation transversale, disposé adåa- cent à la plaque tubulaire afin d'éliminer la dissimulation chimi que et améliorer la répartition de la circulation lies groupes a'évaporation nucléaires, comme ceux à combustible fossile, sont sujets à des défaillances des tubes. Une récente compilation des données relatives à de nombreuses installations a montré que la défaillance des tubes a tendance à se produire dans une région adjacente au centre de la branche chaude du faisceau de tubes du groupe. On a pour. 'hypothèse qu'un vide transitoire est créé au centre de la branche chaude adjacente à la plaque tubulaire en raison des effets de flottabilité qui soumettent le tube à des excursions périodiques de température produisant des contraintes thermiques ayant pour résultat une défaillance prématurée du tuber l'élimination de ces vides permet donc de prolonger de façon appréciable la durée des tubes. Parmi les objets de l'invention, on peut noter l'utilisation d'un déflecteur destiné à canaliser la circulation du fluide secondaire vers la partie centrale de la branche chaude du faisceau de tubes afin d'éliminer la dissimulation chimique et d'améliorer la répartition de la circulation sur la branche chaude, ce qui réduit au minimum la défaillance prématurée des tubes0 D'une façon générale, le groupe d'évaporation, réalisé selon la présente invention, comprend une coque, un faisceau d'un certain nombre de tubes disposés à l'intérieur de cette coque, une chemise disposée dans la coque de manière à envelopper le faisceau de tubes, une tête associée à la coque et à la plaque tubu laird, un ajutage d'admission de liquide primaire destiné à introduire ce dernier à l'intérieur des tubes, un ajutage d'admission de liquide secondaire destiné à introduire celui-ci à l'intérieur de la coque et à I'extérieur des tubes, et un déflecteur disposé parallèlement à la plaque tubulaire et associé à la chemise de telle sorte que le liquide secondaire affluant balaie la plaque tubulaire en circulant dans une région comprise entre le déflecteur et la plaque tubulaire. le déflecteur est percé de trous pour le passage des tubes et d'un certain nombre de trous de circulation dans lesquels passe le liquide secondaire affluant0 Des trous de circulation sont disposés dans un certain nombre de zones, une première zone adjacente au centre du déflecteur, pourvue, d'une façon générale, d'un nombre et de dimension maximaux de trous de circulation afin de constituer un degré maximal de superficie ouverte pour la circulation du liquide secondaire par cette première zone, et une seconde zone adjacente à la première, les trous de circulation de la seconde zone étant agencés de manière à former une étendue sensiblement moindre que la superficie maximale ouverte pour l'écoulement du liquide secondaire0 Bes objets et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description de taillée qui va suivre en se référant au dessin annexé, les mêmes caractères de référence étant utilisés pour désigner les éléments correspondants sur toutes les figures, et sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe d'un groupe d'évaporation comportant un préchauffeur et un déflecteur selon l'invention - la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est une coupe partielle d'un groupe d'évaporation sans préchauffeur, et pourvu d'un déflecteur selon l'invention - la figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3 - la figure 5 est une vue partielle agrandie, en coupe, montrant un agencement des trous de circulation - la figure 6 est une vue partielle, agrandie, en coupe, montrant un autre agencement des trous de circulation; et - la figure 7 est une vue partielle, agrandie, en coupe, mon trant encore un autre agencement des trous de circulation. La figure 1 représente un groupe d'évaporation 1 présentant une coque verticale 3 dans laquelle est disposé un certain nombre de tubes 5, en U, formant un faisceau 7. La coque se compose d'une partie inférieure 9 de diamètre déterminé, d'une partie supérieure Il de plus grand diamètre, et d'une partie tronconique 13 servant d'élément de transition entré les parties supérieure et inférieure 11 et 9, respectivement. la partie inférieure 9 de la coque 3 est enclose par une tête sphérique 150 La tête 15 est solidaire d'une plaque tubulaire 17, qui reçoit les extrémités des tubes 5 en U.Une plaque 19 sépare la tête en deux compartiments 21 et 23, égaux de façon habituelle, Le compartiment d'admission 21, situé à gauche sur le dessin, est pourvu d'un ajutage 25 d'admission de liquide primaire et le compartiment de sortie 23, celui de droite au dessin, est pourvu d'un ajutage de sortie, non représenté. Une chemise ou fourreau 27 enveloppe le faisceau de tubes et forme une chambre annulaire 29 entre la chemise 27 et la coque 3o Un préchauffeur 31 est disposé adjacent à la plaque tubulaire 17 sur la branche froide du faisceau 7 de tubes, cette partie étant représentée à droite du dessin.Le préchauffeur 31 est une chambre close composée d'une partie de la chemise 27, d'une plaque inférieure circulaire d'obturation 33 adjacente et parallèle à la plaque tubulaire, d'une plaque supérieure d'obturation 34 disposée parallèlement à la plaque inférieure d'obturation, et d'une plaque verticale 35 d'obturation s'étenaant entre les plaques inférieure et supérieure 33 et 34, respectisement. Un ajutage 37 d'admission de liquide secondaire ou eau d'alimentation est disposé dans la coque adjacente au préchauffeur et comporte un manchon 41 destiné à diriger l'eau d'admission dans le préchauffeur et à frapper la plaque 43 qui dirige la circulation d'admission vers le bas afin d'empêcher le liquide secondaire d'admission s 'écoulant à grande vitesse de frapper les tubes, Un certain nombre de chicanes (déflecteurs) horizontales 45 sont disposées à l'intérieur du préchauffeur, de manière à obliger le liquide secondaire affluant à suivre un parcours sinueux au cours de sa circulation ascendante jusqu a une zone d'évacuation 47 où le liquide secondaire préchauffé est déchargé dans la chambre annulaire 29. Une chicane (déflecteur) horizontale servant de support 51 de tubes, disposée adjacente et parallèle à la plaque tubulaire, s 'étend d'une façon générale sur la branche chaude du faisceau 7 de tubes et est pourvue d'un certain nombre de trous 53 de tubes et de trous 55 de circulation disposés selon un schéma calculé à l'avance. L'extrémité de la chemise 27, adjacente à la plaque tubulaire 17, présente un certain nombre d'encoches 57 disposées de manié re à diriger le fluide secondaire de telle sorte qu'il balaie transversalement la plaque tubulaire 17 avant de remonter par les trous de circulation 55, puis passe le long de la surface extérieure des tubes situés en dehors du préchauffeur. Certaines des encoches 57 sont pourvues de portes réglables 59 de circulation, destinées à modifier leur superficie ouverte afin deré- gler la circulation du liquide secondaire préchauffé transversalement à la plaque tubulaire 17. La chemise 27 est parallèle d'une façon générale à la coque, a'évaseextérieurement le long de la partie transitoire 13 et présente une obturation terminale 60, en dorme, disposée dans la partie inférieure de la partie supérieure Il de la coque 3. L'obturation en d8me 60 et la chemise 27 forment donc une chambre 61 au-dessus des tubes pour recueillir la vapeur produite par le groupe La partie supérieure Il de la coque est close par une tête elliptique 63. Un ajutage 65 de sortie de vapeur est disposé au centre de la tête 63 et constitue un orifice de décharge de la vapeur produite dans le groupe d'évaporation.Des trous d'homme 67, diamétralement opposés, assurent l'accès à l'intérieur de la partie supérieure de la coque, laquelle abrite deux séparateurs distincts 69 et 71, d'humidité ou de liquide. Le premier séparateur 69, dn type centrifuge, comprend un certain nombre de tubes montants 73 communiquant avec la chambre 71, et remonte à partir du dome terminal 60 de la chemise 27. Les tubes montants 73 sont pourvus de vannes de tourbillon 75e Ces vannes 75 s'étendent radialement d'un moyeu central 77 disposé adjacent à l'extrémité supérieure du tube montant 73. Une plaque d'obturation 79 est disposée légèrement au-dessus de l'extrémité supérieure des tubes 73 et est percée d'orifices 81 qui coSncident avec les tubes montants 73.Des colliers 83 traversent-les orifices 81 et descendent à partir de ceux-ci. Des manchons 85 encerclent les tubes montants, en partant de la plaque d'obturation 79o L'extrémité inférieure du manchon 85 est disposée au- dessus du drome d'obturation 60,en assurant un orifice inférieur de décharge. Les extrémités supérieures des manchons sont pourvues d'orifices 87 de décharge tangentielle, adjacents à la plaque 79 d'obturation. Be second séparateur 71 d'humidité comprend deux groupes de séparateurs du type à vanne-à crochet et poche, ou en chevrons, disposés en parallèle, l'un des groupes est disposé au-dessus de autre Les séparateurs 71 présentent des branches descendantes d'égouttement 89 dont l'extrémité inférieure porte une cupule d'étanchéité 91 et la décharge des cupules 91 se joint à l'humidité des séparateurs centrifuges et s'écoule dans la chambre annulaire 29o Ourla figure 2, le déflecteur 51, de forme générale semicirculaire, est percé de trous 55 disposés en zones Z1, Z2 et Z40 Chaque zone comporte des trous 55 de circulation, de dimension particulière et agencés de manière à assurer une superficie ouverte constituant un pourcentage de la superficie ouverte maximale permise susceptible d'être obtenue, tout en constituant une matrice pour le support des tubes 5. La zone 1, la première, est disposée adjacente au centre ou partie centrale du déflecteur 51, et renferme en général le nombre et la dimension maximaux de trous de circulation afin de constituer d'une façon générale un degré maximal de superficie ouverte pour la circulation du liquide secondaire par les trous 55 de la zone 1. entours La zone Z2, la seconde zone, est disposée adjacente à et / de façon habituelle la zone Zl.La zone Z2 présente habituellement des trous de circulation 55 agencés pour former pratiquement une étendue inférieure à la surface d'ouverture maximale prévue pour llécoulement des fluides secondaires au travers des trous de circulation de la zone Z2 Cette dernière zone présente de préférence une surface d'ouverture d'environ 20 à 50 Ch de la surface d'ouverture maximale susceptible d'être obtenue.Une telle zone peut être formée en supprimant un certain nombre de trous de circulation 55 comme représenté sur la figure 6 ou en diminuant la taille des trous de circulation 55 comme représenté à la figure 7 ou par une combinaison de suppression de trous de circulation et de réduction de leur taille. Une zone périphérique Z4 comprend une bande de trous 55 de circulation, et est disposée adjacente au bord périphérique du déflecteur 510 La zone Z4 renferme des trous 55 de circulation agencés d'une manière générale pour assurer la superficie ouverte maximale de circulation de liquide secondaire, ainsi que le montre la figure So Bes figures 3 et 4 représentent une partie d'un groupe d'évaporation ne comportant pas de préchauffeurO Le déflecteur 51' adjacent à la plaque tubulaire est donc d'une forme générale circulaire. L'ajutage 37 d'admission de liquide secondaire dirige celui-ci dans la chambre annulaire 29 comprise entre la chemise 27 et la coque 3o Be liquide secondaire affluant circule en descendant par l'orifice 57 et balaie la plaque tubulaire 17, puis remonte par les trous 55 de circulation du déflecteur 51'o Bes trous 55 de circulation sont agencés en un certain nombre de zones Z1, Z2, Z3 et Z4, pourvues chacune d'un nombre prédéterminé de trous 55 de circulation de diverses dimensions afin de constituer des zones présentant des pourcentages différents de superficies ouvertes par lesquelles s'écoule le liquide secondaire0 Des trous de circulation de la zone Z1 sont d'une façon générale agencés pour constituer le degré maximal de superficie ouverte par laquelle le liquide secondaire peut circuler, et est en général disposée dans la partie centrale du déflecteur 51. La zone 32 est adjacente à la zone ZI qu'elle encercle. Les trous 55 de la zone Z2 sont en général agencés de manière à assurer environ 20à 50 5 > du degré maximal de superficie ouverte susceptible autre assurée pour la circulation du liquide se secondaire, Bes trous 55 de circulation de la zone Z3 sont en général agencés de manière à assurer environ 0 à 30 % du degré maximal de superficie ouverte qui peut être assuree pour la circulation du liquide secondaire. L'utilisation du déflecteur 51 ou.51' que l'on vient de décrire, avec un certain nombre de zones présentant divers degrés de superficie ouverte, canalise avantageusement le liquide secondaire affluant aux régions qui sont particulièrement susceptibles de défaillance prématurée afin de réduire la dissimulation chimique, perfectionner la répartition de circulation du liquide secondaire et réduire appréciablement la défaillance prématurée des tubes adjacents à la plaque. tubulaire. REVI CÂTI0N lo Groupe d'évaporation comprenant une coque, à l'intérieur de laquelle est disposé un faisceau de tubes disposés à l'intérieur de cette coque, une chemise disposée à l'intérieur de la coque de manière à entourer le faisceau de tubes de fa çon habituelle, une plaque tubulaire disposée à une extrémité du faisceau de tubes, une tête associée à la coque et à la plaque tubulaire, un ajutage d'admission de liquide primaire destiné à introduire ce dernier dans les tubes, un ajntae;;e 'ad- mission de liquide secondaire pour introduire celui-ci à l'intérieur de la coque et à ltextérieur des tubes, un déflecteur parallèle à la plaque tubulaire et associé à la chemise de telle sorte qu'une partie au moins du liquide secondaire balaie transversalement la plaque tubulaire et circule dans une région comprise entre le déflecteur et la plaque tubulaire, ce déflecteur étant percé dtun certain nombre de trous pour le passage des tubes, ces trous encerclant les tubes, et le déflecteur étant pourvu d'un certain nombre de trous de circulation par lesquels écoule au moins une partie du liquide secondaire, ces trous de circulation étant disposés dans un certain nombre de zones, une première zone adjacente à la partie centrale du déflecteur, et pourvue d'une façon générale du nombre et de la dimension maximaux de trous de circulation afin de constituer un degré maximal de superficie ouverte de circulation de liquide secondaire, une seconde zone disposée adjacente à la première et pourvue de trous de circulation agencés de manière à constituer une étendue moindre que la superficie ouverte maximale, pour la circulation du liquide secondaire dans cette seconde zone. 2.- Groupe d'évaporation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la seconde zone encercle d'une façon générale la première zone. 3.- Groupe d'évaporation selon la revendication 1, comprenant en outre une troisième zone adjacente à la seconde, et pourvue de trous de circulation agencés de manière à former une superficie ouverte pratiquement moindre que celle formée par la seconde zone. 4.- Groupe d'évaporation selon la revendication 3, caracté risé par le fait que la seconde zone encercle en général la première, et que la troisième zone encercle habituellement la seconde zone. So- Groupe d'évaporation selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte une quatrième zone formant d'une façon générale une étroite bande adjacente au périmètre du déflecteur, et pourvue de trous de circulation agencés d'une façon générale pour constituer le degré maximal de superficie ouverte pour la circulation du liquide secondaire0 6o- Groupe d'évaporation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le faisceau est constitué de tubes en U formant une branche chaude, et qu'un préchauffeur est disposé sur une partie de la branche froide du faisceau, le déflecteur étant de forme générale semi-circulaire, disposé sur la branche chaude du faisceau et que la première zone est de forme générale semi-circulaire. 7.- Groupe d'évaporation selon la revendication 6, comprenant en outre une troisième zone de la forme générale d'une étroite bande pedriphénquement adjacente au déflecteur, et dont les trous de circulation sont agencés de manière générale à assurer le degré maximal de superficie ouverte pour la airculation du liquide secondaire.