Brevet FR2293101A1 — publié le 19760625

La présente invention, due aux travaux de Messieurs Jcan-raul Le Frire de la Socs'té "Groupement pour les activités Atomiques Avances et Michel Thévenin de Technicatome, a pour objet une pompe électromagnétique à induction. Elle trouve une application notamment dans les installations de purification du sodium primaire des réacteurs nucléaires à neutrons rapides. On connait déjà de nombreuses réalisations de pompes électromagnétiques, notamment du type "à induction an nulaire". Dans cette configuration, le fluide circule dans un espace annulaire compris entre deux tubes concentriques ; un stator triphasé est disposé autour de cet espace pour créer radialement un champ glissant. Les lignes de courant induit sont circulaires et un effort de pompage est obtenu par l'action du champ sur ces courants. La pompe électromagnétique de la présente invention est de ce type et elle est plus spécialement destinée à résoudre des problèmes de dilatation thermique des conduits et à faciliter le montage ou le démontage des différents éléments qui la constituent. A cette fin, la pompe de la présente invention se caractérise essentiellement par le fait que le retour du fluide s'effectue par un conduit central qui est fixé par l'une de ses extrémités sur le conduit extérieur, et par l'extrémité opposée sur une virole de protection de la pompe. On supprime ainsi le problème de la dilatation différentielle des deux conduits. De plus, cette disposition conduit à une structure coaxiale qui facilite le montage des éléments et permet l'accès aux différents éléments par des opérations de manutention simples. De façon plus précise, la présente invention a pour objet une pompe électromagnétique à induction comportant une zone annulaire de circulation pour le milieu liquide à pomper, dans laquelle est monté un noyau magnétique tubulaire un stator amovible de forme générale cylindrique entourant ladite zone annulaire à la hauteur du noyau magnétique ; une virole de protection montée coaxialement à l'ensemble caractérisée en ce que le retour du fluide s'effectue par un conduit central qui est fixé à l'une de ses extrémités sur un conduit extérieur et à l'extrémité opposée sur ladite virole de protection. Dans un mode de réalisation avantageux, ia pompe est c.ractérisee en ce que la paroi extérieure de 1 'espace annulaire formé par le conduit central, comporte un soufflet étanche de dilatation. Mises à part ces dispositions principales, la pornpe de l'invention comprend d'autres dispositions particulières utilisées avantageusement en combinaison avec les premières et qui concernent des circuits de ventilation montés coaxialement avec la virole de protection, un bouchon prolongeant la virole extérieure est muni d'une bride conçue pour pouvoir reposer sur une dalle support, notamment de réacteur nucléaire. De toute façon, les caractristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux après la description qui suit, d'exemples de réalisatlon donnés à titre explicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une coupe de la pompe selon l'invention, - la figure 2 représente une vue partielle en coupe qui montre la présence d'un soufflet dans le conduit extérieur de l'espace annulaire, dans une première variante, - la figure 3 représente une autre variante dans laquelle le soufflet est disposé à la partie inférieure de la pompe. La pompe représentée sur la figure 1 comprend, de façon classique, un conduit cylindrique extérieur 2 et un conduit cylindrique central 4, montés coaxialement et qui délimitent entre eux uze zone annulaire 6 de circulation pour le milieu liquide à pomper. Le conduit central 4 constitue un canal de retour pour ce milieu liquide et comporte une zone annulaire 8 dans laquelle est monté un noyau magnétique tubulaire 10. Un stator 12, de forme générale cylindrique, entoure le conduit extérieur 2 à la hauteur du noyau magnétique 10. Une virole de protection 14 est montée coaxialement à l'ensemble. Elle est solidaire, à son extrémité inférieure, d'une plaque 15 et éven tuellement à son extrémité supérieure d'une bride 17. Selon la caractéristique essentielle de la pompe de l'invention, le conduit central 4 n'est fixé qu'à l'une de ses extrémités sur le conduit extérieur 2, par exemple à sa partie supérieure, par l'intermédiaire d'une coupelle 16 et une soudure 18. Quant au conduit extérieur, il est fixé à l'extrémité opposée, c'est-à-dire à I'extrémité inférieure, sur plaque inférieure 15 de la virole de protection 14, par une soudure 20. Ce montage permet donc la libre dilatation des conduits 2 et 4 par rapport à la virole extérieure 14, qui peut être relativement froide. Mis à part ces éléments principaux, la pompe se complète par un bouchon 22, prolongeant la virole extérieure 14, et muni d'un passage 24 pour le conduit extérieur 2, et de viroles 26 pour le passage d'air de ventilation. Les volumes situés entre ces viroles peuvent être remplis de grenaille de plomb 44 pour constituer une protection biologique. La ventilation est assurée par le conduit d'aspiration 46. Le bouchon 22 se prolonge radialement par une bride 28 conçue pour pouvoir reposer sur une dalle support 30, éventuellement par l'intermédiaire de la bride 17 de la virole extérieure, dalle dans laquelle est percée une ouverture 32 où peut être engagée la virole extérieure 14 de la pompe. Dans l'application au prélèvement de métal liquide des réacteurs nucléaires en vue de sa purification, la dalle 30 est la dalle proprement dite du réacteur.La partie supérieure de la pompe comprend alors un piquage 34, relié aux appareils de purification non représentés, qui sont par ailleurs réunis au conduit central 4 qui sert de retour au liquide purifié. La partie inférieure de la pompe comprend une tuyauterie d'aspiration du liquide 36 et une tuyauterie de refoulement 38. La partie centrale du corps de pompe est complétée par un premier calorifuge 40 disposé contre la paroi interne de la virole 14 et un second calorifuge 42, disposé autour du conduit extérieur 2. Le mode de fixation original des conduits extérieur et central résout comme on l'a indiqué, le problème de la dilatation de ces conduits, et procure un avantage supplémentaire en facilitant le montage ou le démontage de la pompe. A titre explicatif, le montage des éléments peut s'effectuer, par exemple, de la manière suivante. Le conduit extérieur 2 est soudé sur la plaque 15. La plaque est ensuite assemblée à la virole de protection 14 munie de sa bride d'appui 17. Le calorifuge 40 de la virole, muni éventuellement d'une enveloppe de protection jouant le rôle d'écran thermique, est ensuite glissé dans la virole. Le stator, guidé par le conduit extérieur, est ensuite descendu dans la pompe. L'espace au-dessus du stator reçoit le calorifuge 42 du conduit extérieur et la virole séparant l'arrivée et le retour de l'air de refroidissement. Ces éléments sont solidaires du bouchon 22, qui vient s'appuyer par la bride 28 sur la bride 17 de la virole. Enfin, le conduit central 4, muni de sa coupelle 16, est glissé dans le conduit extérieur et le piquage aller et éventuellement un piquage retour du liquide, est soudé sur le conduit central. La soudure 18 est ensuite effectuée. Mise spart la découpe de la soudure 18 liant le conduit central et le conduit extérieur et sa réfection après intervention sur la pompe, l'accès aux éléments de celle-ci est donc obtenu par les opérations de manutention habituelles. Après cette description de l'ensemble de la pompe, on voit que celle-ci, grâce à sa structure coaxiale, possède un encombrement diamétral minimal, qu'elle conduit à une répartition homogène des masses, ce qui réduit les difficultés de manutention, que l'existence d'une enveloppe cylindrique de diamètre constant favorise la manutention ainsi que le nettoyage et, enfin, que le changement des bobinages est une opération aisément réalisable. Selon un mode avantageux de réalisation, la paroi extérieure de l'espace annulaire formé par le conduit central comporte un soufflet étanche de dilatation. Ce mode de réalisation, qui peut présenter deux variantes, est illustré par les figures 2 et 3. Sur ces figures, les éléments qui ont déjà été représentés sur la figure 1 portent, pour simplifier, les mêmes références. Sur la figure 2, le conduit central 4 définit un espace annulaire 8 entre une paroi extérieure 50 et une paroi intérieure 52. Dans cet espace annulaire, est disposé le noyau magnétique tubulaire 10. Dans le mode de réalisation perfectionné illustré par cette figure, un soufflet 54 est disposé entre la paroi externe 50 et la paroi interne 52 du conduit central, ce qui résout les problèmes de dilatation différentielles entre ces deux parois. Comme ce soufflet demande un soin particulier, il peut être disposé dans une seconde variante, à la partie inférieure de la pompe, ce qui le rend plus accessible et facilite son nettoyage. C'est ce qui est représenté sur la figure 3 où le soufflet 56 est disposé à la partie inférieure de la pompe, sous la tuyauterie d'aspiration 36 Ainsi qu'on l'a indiqué, la pompe de l'invention peut être utilisée dans des installations de purification du sodium primaire des réacteurs nucléaires à neutrons rapides. De façon plus précise, on sait que pour éviter de sortir le sodium radioactif de la cuve principale on peut utiliser un système de purification intégrée. La circulation du sodium est obtenue par une pompe électromagnétique à courant continu de faible débit, qui présente l'avantage de pouvoir supporter les températures élevées existant à l'intérieur de la cuve. Dans certains cas, c'est le même circuit de purification qui est utilisé pour la première montée en température et pour la purification en régime normal. L'expérience montre que si la pollution est importante au cours de la montée en température (réduction des oxydes de paroi) elle est extrêmement faible ensuite. Un gros débit de purification n'est donc nécessaire qu'au démarrage du réacteur, au moment où le sodium n'est pas ou est peu actif. I1 est donc intéressant d'utiliser un moyen de purification provisoire extérieur, sans protection du circuit, mais à fort débit, pour le démarrage de l'installation et de réduire le débit, donc l'encombrement, du circuit de purification permanent. Mais lors du démarrage, la purification par le dispositif de purification intégré risque d'être longue. C'est pourquoi il est avantageux d'ajouter provisoirement une purification extérieure, dont les canalisations n'ont pas besoin d'être protégées. On peut donc prévoir un dispositif de prélèvement amovible permettant d'alimenter le système de purification extérieur. La pompe électromagnétique de la présente demande remplit cet office et elle peut être retirée dès que la purification de démarrage est terminée. Afin de réduire à son minimum 1 'ouverture nécessaire dans la dalle, il est souhaitable d'obtenir un encombrement très réduit. C'est la raison pour laquelle la pompe de la présente demande est du type à induction, qui est bien moins encombrante et bien moins chère que la pompe à courant continu, surtout si l'on désire un débit important. Le fait que cette pompe doit être-refroi- die en permanence, puisque l'isolant ne peut résister aux températures de 500 C existant dans le réacteur, n'est pas gênant puisque la pompe est retirée après usage. Ce procédé de prélèvement dans la cuve a pour intérêt d'arrêter le débit de sodium dès que la pompe s'arrête. I1 n'y a donc aucun risque de vidange lors d'une rupture de canalisation extérieure par exemple. Un tel dispositif de prélèvement peut en outre être utilisé pour le pompage dans un réservoir quelconque. REVENDICATIONS 1. Pompe électromagnétique à induction comportant une zone annulaire de circulation pour le milieu liquide à pomper, dans laquelle est monté un noyau magnétique tubulaire ; un stator amovible de forme générale cylindrique entourant ladite zone annulaire à la hauteur du noyau magnétique ; une virole de protection montée coaxialement à 1 'ensemble ; carac térisée en ce que le retour du fluide s'effectue par un conduit centras qui est fixé par l'une de ses extrémités sur un conduit extérieur et par l'extrémité opposée sur ladite virole de protection. 2. Pompe électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi extérieure de l'espace annulaire, formé par le conduit central, comporte un soufflet étanche de dilatation. 3. Pompé électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre, à sa partie supérieure des viroles concentriques de passage d'air de ventilation montées coaxialement avec la virole de protection. 4. Pompe électromagnétique selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte à sa partie supérieure un bouchon prolongeant la virole extérieure et muni de passages ap propriés pour le conduit extérieur et les viroles d'air de ventilation, ledit bouchon se prolongeant radialement par une bride conçue pour pouvoir reposer sur une dalle support percée d'une ouverture dans laquelle peut être engagée la virole extérieure de la pompe. 5. Pompe électromagnétique selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte, au-dessus du bouchon, un piquage radial, sur le conduit extérieur. 6. Application de la pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, au prélèvement, notamment à des fins de purification, du métal liquide de refroidissement d'un réacteur nucléaire, notamment du genre à neutrons rapides.