Brevet FR2319392A1 — publié le 19770225

La présente invention est relative à un dispositif destiné permettre l'extinction rapide d'un corps combustible liquide enflammé, en l'isolant rapidement de l'air ambiant, et stdapplique plus particulièrement au cas d'un écoulement dlune nappe de sodium liquide a haute température, provenant accidentellement d'un circuit appartenant à uné installation nucléaire, et notamment a un réacteur a neutrons rapides. On sait que dans les réacteurs de ce genre, l'extraction des calories provenant de la réaction de fission dans le coeur est assurée par la circulation continue d'un métal liquide, plus généralement du sodium, porté a température élevée, de l'ordre de 500 6000C a la sortie du coeur, ce sodium rendu radio-actif transmettant ses calories à un second circuit de sodium non actif dans des échangeurs primaires. Le sodium secondaire traverse à son tour, à l'extérieur du réacteur, des générateurs de vapeur, la vapeur produite étant finalement détendue dans les turbines d'une installation de production d'électricité. On conçoit dès lors que les volumes de sodium nécessaires, de même que les dimensions des tuyauteries et canalisations véhiculant celui-ci dans l'installation, soient particulièrement importants, surtout dans les réacteurs de puissance élevée actuellement en cours de réalisation. Les risques de rupture d'une de ces canalisations, avec échappement d'une quantité non négligeable de sodium chaud, être exclus en totalité. Il importe par conséquent de prévoir des moyens permettant de récupérer quasi immédiatement ce sodium et de l'isoler de l'oxygène de l'air ambiant afin de l'empêcher de brûler en provoquant, dans le bâtiment abritant l'installation, des élévations de température et de pression ainsi que la production d'aérosols nocifs pour le personnel et son environnement. La présente invention concerne un dispositif d'extinction d'un feu de sodium ou d'un autre combustible sous forme liquide en nappes, qui répond aux impératifs exposés ci-dessus, notamment quoique non exclusivement dans le cadre des exigences de sécurité d'une installation nucléaire. A cet effet, le dispositif considéré se caractérise en ce qu'il comporte un réceptable inférieur de recueil du combustible liquide et un couvercle supérieur fermant le réceptacle, ce couvercle comportant des rigoles inclinées d'écoulement du combustible liquide et des ouvertures de passage de ce liquide à la base de ces rigoles, ces ouvertures étant obturées par des volets escamotables s'effaçant sous la pression du liquide dans les rigoles et se refermant automatiquement après écoulement de ce liauide dans ie réceptacle. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le couvercle supérieur est constitué par une pluralité de plaques voisines légèrement pliées pour former chacune un dièdre largement ouvert, dont l'intérieur est dlrigé vers le fond du réceptacle, ces plaques étant réparties alternativement selon deux niveaux décalés dans la direction perpendiculaire à ce fond pour délimiter entre les bords d'extrémité de deux plaques successives à l'un et à l'autre de ces niveaux1 une des ouvertures de passage du combustible liquide. Avantageusement, les plaques du couvercle sont immobilisées par rapport au fond du réceptacle par des colonnes fixées contre ce fond et supportant ces plaques à la hauteur successivement de l'un et de l'autre des deux niveaux. De préférence, les colonnes portant les plaques comportent une étagère d'appui de ces plaques traversées par les colonnes, ces plaques étant maintenues contre ces étagères par des goupilles transversales engagées dans des trous de forme elliptique ménagés dans les colonnes, de façon à tolérer librement les différences de dilatation dues à la température du combustible liquide. Selon une autre caractéristiue de l'invention, la face inférieure de chaque plaque du couvercle située au niveau supérieur, comporte au voisinage de son extrémité libre une contre-plaque rapportée comportant une partie coudée dont l'extrémité est dirigée vers le haut, l'arête terminale supérieure de cette partie coudée formant axe de pivotement pour au moins un volet escamotable. Avantageusement, chaque volet est constitué par une tôle plane munie à son extrémité supérieure d'un rebord arrondi, recouvrant l'arête de la partie coudée de la contre-plaque rapportée. Selon une autre caractéristique égaiement, les plaques du couvercle dans l'un et l'autre-des deux niveaux, se recouvrent partiellement de façon à ce que les volets portés par les contre-plaques du niveau supérieur reposent par leur propre poids contre les extrémités des plaques du niveau inférieur en l'absence de combustible liquide dans les rigoles délimitées par ces plaques. Par ailleurs et dans un mode de réalisation particulier de l'invention, où le réceptacle présente un volume paral lélépipédique à côtés verticaux, les arêtes des dièdres formés par les plaques du couvercle s'étendant parallèlement entre elles et à deux côtés opposés du réceptacle, les volets escamotables associés à chaque plaque du niveau supérieur sont cons titués par une série de tôles contiguës selon la longueur du volet, dont une sur trois comporte deux prolongements latéraux recouvrant les bords voisins des deux tôles adjacentes de façon telle que le combustible liquide s'écoulant dans une région quelconque d'une rigole provoque le pivotement d'une tôle, ou au plus de trois tôles voisines, pour l'écoulement de ce liquide dans le réceptacle.Cette disposition permet notamment de réaliser une obturation partielle des ouvertures de passage du combustible liquide à la base des rigoles, en limitant la section de ces ouvertures aux dimensions juste nécessaires à l'écoulement du combustible liquide, notamment sans produire le pivotement de la totalité des volets, ce qui concourt à mieux isoler 1 'intérieur du réceptacle de 1 'atmosphère ambiante Enfin, et selon une autre caractéristiquedu dispositif considéré, les plaques du niveau supérieur sont recouvertes par des dômes de protection à pentes plus accentuées que les plaques, pour améliorer l'écoulement du combustible liquide en direction des rigoles et éviter aue ces plaques ne soient soumises à des contraintes thermiaues imnortantes susceptibles d'entraîner la verte d'étanchéité du système de fermeture par volet. D 'autres caractéristiques d 'un dispositif d'extinc- tion établi conformément à l'invention, apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la Fig. 1 est une vue schématique en perspective du dispositif considéré, illustrant la forme générale du réceptacle à combustible liquide et du couvercle fermant ce réceptacle. - la Fig. 2 est une vue de détail en coupe transversale des plaques réparties selon deux niveaux superposés, dans le couvercle du réceptacle. - la Fig. 3 est une vue de détail à plus grande échelle encore, illustrant le profil d'un volet fermant l'ouverture de passage du combustible liquide entre deux plaques voisines, situées respectivement à deux niveaux différents. - la Fig. 4 est une vue en perspective illustrant la réalisation particulière des volets fermant les ouvertures prévues entre les plaques du couvercle. Le dispositif d'extinction représenté sur la Fig. 1 est notamment destiné à recueillir des fuites éventuelles, en nappe ou autre, de sodium liquide à haute température provenant d'une canalisation ou tuyauterie (non illustrée) appartenant a une installation d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides. Bien entendu, toute autre application mettant en jeu un fluide liquide à isoler rapidement en cas de fuites vers l'atmosphère extérieure pourrait être de même envisagée. Sur cette figure, ce dispositif, désigné dans son ensemble sous la référence 1, comporte un réceptacle 2 de forme générale parallélépipédique, avec un fond inférieur horizontal 3 et quatre côtés, deux à deux parallèles, respectivement 4 et 5 d'une part, 6 et 7 de l'autre. Ce réceptacle ouvert à son extrémité supérieure, est normalement fermé par un couvercle 8, constitué par la juxtaposition de plaques successives, situées à deux niveaux superposés voisins , ces plaques étant désignées sur le dessin sous les références 9 et 10 selon qu'elles appartiennent à l'un ou l'autre des niveaux précités, et formant entre elles une série de rigoles parallèles. Comme on le voit plus en détail sur la Fig 2, ces plaques 9 et 10 se présentent chacune sous la forme de tôles métalliques pliées pour constituer des dièdres largement ouverts, autour d'une arête s'étendant parallèlement aux côtés 4 et 5 du réceptacle 2. Les plaques 9 du niveau supérieur comportent ainsi deux côtés inclinés sur l'horizontale, respectivement 11 et 12, et sont supportées par des poteaux s'étendant perpendiculairement au fond 3 du réceptacle 2 et soudés contre ce dernier par des cordons 14.A leur partie supérieure, les plaques 9 sont prolongées par un élément tubulaire 15 à l'intérieur duquel est montée une colonne 16 sur laquelle est engagé un dôme de protection à section triangulaire 17, immobilisé par une goupille transversale 18. Les faces latérales 19 et 20 de ce dôme présentent une pente sur l'horizontale notablement supérieure à celle des côtés 11 et 12 des plaques 9, afin de permettre d'assurer un écoulement plus rapide d'une nappe de sodium liquide tombant sur le couvercle en direction du réceptacle. De la meme manière, les plaques 10 du niveau inférieur, comportent deux côtés inclinés 21 et 22 et sont supportées à une distance convenable du fond 3 par l'intermédiaire de colonnes verticales 23, munies d'étagères d'appui 24 contre lesquelles elles reposent, l'immobilisation de ces plaques étant réalisée par des goupilles transversales 25.Avantageusement, en raison de la température élevée du sodium tombant sur ces plaques pour être recueilli dans le réceptacle 2, les goupilles 18 et 25 sont engagées dans des alésages prévus dans les colonnes 16 et 23, présentant une section elliptique afin d'autoriser une libre dilatation des plaques et des dômes de protection. Les plaques 9 et 10 ainsi conformées, réparties dans le couvercle 8 selon deux niveaux superposés, délimitent de l'une à l'autre des ouvertures latérales 26 par lesquelles le sodium liquide tombant sur le couvercle peut s'écouler pour venir se recueillir à l'intérieur du réceptacle. Toutefois, et conformément à l'invention, afin d'isoler l'intérieur du réceptacle vis-a-vis de l'air ambiant, notamment pour limiter la combustion du sodium liquide recueilli, ces orifices 26 sont normalement obturés par des volets pivotants 27, dont la Fig. 3 illustre plus en détail la réalisation. Comme on le-voit sur cette figure, les plaques 9 du couvercle situé au niveau supérieur comportent notamment un rebord d'extrémité coudé 28 et supportent dans leur face inférieure dirigée vers les plaques 10, une contre-plaque 29, convenablement conformée, notamment pour présenter une partie inclinée 30 prolongée par une partie verticale 31 dont l'extré- mité ou arete supérieure 32 s'étend parallèlement au fond 3 du réceptacle. Cette arête 32 constitue ainsi un axede pivotement pour le volet 27 constitué d'une tôle 33, munie à sa partie supérieure d'un rebord arrondi 34 venant coiffer l'arête 32, en lui permettant de pivoter convenablement.En position normale, compte tenu du recouvrement partiel du côté 12 de la plaque 9 et du côté 21 de la plaque 10 située en dessous, la tôle 33 du volet 27 vient reposer sous l'effet de son propre poids contre l'extrémité 35 convenablement coudée de la plaque 10. En revanche, lorsque une quantité quelconque de sodium se présente en s'écoulant au droit d'une ouverture quelconque 26 dans la rigole formée entre les plaques 9 et 10 correspondantes, l'effort dû au poids de ce sodium réalise le pivotement de la tôle 33 autour de l'arête 32, selon la flèche 36 sur la Fig. 3, la position du volet étant alors représentée en traits mixtes. Le sodium liquide recueilli dans la rigole au droit de l'ouverture 26, peut ainsi s'écouler vers l'intérieur du réceptacle 2, le volet 27 revenant en position initiale une fois l'écoulement terminé, en isolant à nouveau le réceptacle vis-à-vis de l'atmosphère extérieure. En se référant à nouveau à la Fig. 1, on voit que les plaques 9 et 10 constituant le couvercle de fermeture 8 du réceptacle, s'étendent parallèlement aux côtés 4 et 5 de ce dernier selon une succession d'éléments parallèles, délimitant autant de rigoles et d'ouvertures, chacune de ces dernières étant associée à un volet du genre précédemment décrit. La Fig. 4 illustre alors en perspective, le détail de la réalisation de ces volets 27, permettant notamment de n'ouvrir ceux-ci que sur la partie juste nécessaire de leur longueur afin de laisser s'écouler dans le réceptacle la quantité de sodium, sans nécessiter un basculement complet de tout le volet, ce qui améliore l'isolement du volume interne du réceptacle. A cet effet, le volet 27 est formé par une succession de tôles voisines groupées trois par trois, telles que 33a, 33b et 33c, la tôle centrale 33a comportant deux prolongements latéraux 37 et 38 venant recouvrir partiellement les bords voisins des deux tôles 33b et 33c. Dans ces conditions, on voit que sous l'effet du poids du sodium dans une rigole quelconque, l'une des tôles 33c ou 33b va seule être basculée, à moins que l'effort ne s'exerce contre la telle 33a, auquel cas celle-ci entrain dans son mouvement les deux tôles voisines 33b et 33c. Dans tous les cas, l'isolement du réceptacle reste assuré de la façon la plus efficace, le basculement des volets tétant commandé que par l'écoulement du sodium lui-même. On réalise ainsi un dispositif d'extinction par isolement d'un combustible liquide, notamment de sodium à haute température, susceptible d'être adapté à un débit quelconque de celui-ci, récupéré par les différentes rigoles entre les plaques du couvercle, puis par le réceptacle après pivotement d'un nombre suffisant de volets d'obturation, ces derniers revenant en position initiale immédiatement énsuite pour isoler à nouveau le volume interne de ce réceptacle. A titre indicatif, un dispositif réalisé conformément à llinven- tion, calculé pour absorber un débit voisin de 1 tonne de sodium par minute, a permis de constater que seuls avaient été consommés 32 Kg de sodium, dont 7 émis sous forme d'aérosols. Dans les mêmes conditions de température et avec un réceptacle ouvert sur l'environnement extérieur, le même débit de sodium conduirait à la consommation de 600 Kg, dont 240 sous forme d'aérosols. Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation plus spécialement décrit et représenté , elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Notamment, il résulte de la description que la capacité d'absorption en sodium du réceptacle peut être à volonté rendue variable en fonction des débits à prévoir, en modifiant de façon simple le nombre des volets et le volume du réceptacle lui-même. De même, l'écoulement du sodium peut être aménagé, en calculant judicieusement les pentes des plaques inclinées formant le couvercle et les dômes de protection. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'extinction par isolement d'un combustible liquide, caractérisé en ce qu'il comporte un réceptacle inférieur de recueil du combustible liquide et un couvercle supérieur fermant le réceptacle, ce couvercle comportant des rigoles inclinées d'écoulement du combustible liquide et des ouvertures de passage de ce liquide à la base de ces xigoles, ces ouvertures étant obturées par des volet escamotables s'effaçant sous la pression du liquide dans les rigoles et se refermant automatiquement après écoulement de ce liquide dans le réceptacle. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couvercle supérieur est constitué par une pluralité de plaques voisines légèrement pliées pour former chacune un dièdre largement ouvert, dont l'intérieur est dirigé vers le fond du réceptacle, ces plaques étantréparties alternativement selon deux niveaux décalés dans la direction perpendiculaire à ce fond pour délimiter entre les bords d'extrémité de deux plaques successives à l'un et à l'autre de ces niveaux, une des ouvertures de passage du combustible liquide. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les plaques du couvercle sont immobilisées par rapport au fond du réceptacle par des colonnes fixées contre ce fond et supportant ces plaques à la hauteur successivement de l'un et de l'autre des deux niveaux. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les colonnes portant les plaques comportent une étagère d'appui de ces plaques traversées par les colonnes, ces plaques étant maintenues contre ces étagères par des goupilles transversales engagées dans des trous de forme elliptique ménagés dans les colonnes, de façon à tolérer librement les différences de dilatation dues à la température du combustible liquide. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face inférieure de chaque plaque du couvercle située au niveau supérieur, comporte au voisinage de son extrémité libre une contre-plaque rapportée comportant une partie coudée dont l'extrémité est dirigée vers le haut, l'arête terminale supérieure de cette partie coudée formant axe de pivotement pour au moins un volet escamotable. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérIsé en ce que chaque volet est constitué par une tole plane munie àson extrémité supérieure d'un rebord arrondi recouvrant l'arête de la partie coudée de la contre-plaque rapportée. 7. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les plaques du couvercle dans 1 un et 'autre des deux niveaux, se recouvrent partiellement de façon à ce que les volets portés par les contre-plaques du niveau supérieur reposent par leur propre poids contre les extrémités des plaques du niveau inférieur en l'absence de combustIble liquide dans les rigoles délimitées par ces plaques. 8. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le réceptacle présente un volume paralléléplpédlque à côtés verticaux, les arêtes des dièdres formés par. les plaques du couvercle s' étendant parallèlement entre elles et à deux côtés opposés du réceptacle, caractérisé en ce que les volets escamotables associés à chaque plaque au niveau supérieur, sont constitués par une série de tôles cone guës selon la longueur du volet, dont une sur trois comporte deux prolongements latéraux recouvrant les bords voisins des deux tôles adjacentes de façon telle que le combustible liquide s'écoulant dans une région quelconque d'une rIgole provoaue le pivotement d'une tôle, ou au plus de trois tôles voisines, pour l'écoulement de ce liquide dans le réceptacle. 9. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les plaques du niveau supérieur sont recouvertes par des dômes de protection à pentes plus accentuées que les plaques. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le combustible liquide est du sodium à haute température.