Brevet FR2309019A1 — publié le 19761119

La présente invention se rapporte à la construction des cuves de réacteurs à sels fondus contenant un combustible nucléaire. Les sels envisagés sont constitués, entre autres, par un mélange de sels fondus fertiles et fissiles pouvant être dissous dans un sel inerte. Dans ce type de réacteur, la forte agressivité chimique du mélange de sels fondus impose l'emploi de cuves et d'éléments en alliages tels que l'Hastelloys N ou l'Inconel, d'un prix prohibitif. D'autre part, les écarts entre les différents états thermiques du mélange de sels provoquent des dilatations variables entre les éléments de la cuve dont la géométrie doit être conçue pour rester dans les limites des contraintes admissibles. Un but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en constituant une cuve de confinement réalisée à l'aide de matériaux capables d'une part, de résister à la corrosion des sels, et d'autre part, d'assurer une barrière thermique maintenant, à l'intérieur de la cuve les sels à l'état liquide et à l'extérieur de celle-ci une température inférieure à la température de fusion desdits sels. Un autre but de l'invention est de permettre d'élever la température du coeur au delà de 10000C par exemple. A cette-fin, l'invention a pour objet une cuve de confinement remarquable en ce quelle comporte - une cuve intérieure an matériau carboné qui contient les sels fondus - une enveloppe extérieure métallique - un garnissage intermédiaire destiné à l'isolation thermique, comprenant des couches de matériaux carbonés composites. La cuve intérieure peut astre réalisée dans un matériau carboné résistant à la corrosion appartenant au groupe des graphites à pores fins qui ne sont pas imprégnés puzzles sels. L'ensemble constitué de la cuve extérieure, de la cuve intérieure et du garnissage constitue la cuve de confinement. Suivant un mode de réalisa asn de l'invention, la cuve intérieure en matériau carboné est constituée par au moins deux couches d'éléments assemblés dont les raccordements sont en quinconce sur une même couche et décalés d'une couche à l'autre et pourvus de joints d'étanchéité. Les raccordements d'une même couche d'éléments peuvent comporter des bords biseautés ou profilés qui permettent l'imbrication et l'enclenchement des éléments contigüs. Les joints d'étanchéité peuvent être constitués par-des matériaux carbonés composites. Suivant l'invention, les couches de matériaux carbonés composites composant le garnissage peuvent appartenir aux groupes comprenant les feuilles de graphite expansé recomprimé chargées ou non de fibres de carbone ou de graphite, le feutre de graphite, la mousse de carbone, le graphite naturel orienté et le pyrographite. Dans une variante de réalisation de l'invention, l'étanchéité de la cuve remplie de sels combustibles est renforcée par un revêtement formé de couches de matériaux carbonés composites appartenant au groupe comprenant les feuilles de graphite expansé recomprimé chargées ou non de fibres de carbone ou de graphite, le feutre de graphite, ledit revêtement étant en contact direct avec les sels. Les modes de réalisations prévus par l'invention s'inspirent des considérations suivantes - les matériaux carbonés utilisés pour la cuve et le garnissage ont un excellent comportement en présence des sels fondus à haute température - la combinaison des couches de ces matériaux constitue un isolant thermique remarquable de sorte qu'en cas de fuites, l'aggressivité chimique des sels diminue avec la température jus qu'à un seuil compatible avec la nature des matériaux constituant l'enveloppe extérieure du réacteur. La description se rapporte à des exemples de réalisation non limitatifs avec référence aux dessins dans lesquels - la figure 1 illustre une perspective schématique d'une structure de confinement suivant l'invention ; - les figures 2 à 5 représentent plusieurs modes de réalisation des raccordements d'éléments modulaires de la structure. Conformément à l'exemple de la figure 1 du mode de réalisation préféré de l'invention, lacuve de confinement comporte dans l'ordre : une cuve intérieure 1 avec un conduit de circulation des sels combustibles la, un garnissage intermédiaire 2 et une cuve extérieure ou enveloppe 3. La cuve intérieure 1 est réalisée par l'association d'au moins deux couches d'éléments assemblés lb et lc, de matériaux carbonés appartenant au groupe des graphites à pores fins. re matériau dont les pores ne dépassent pas 0,5 micron, résiste parfaitement à la corrosion par les sels combustibles fondus à des températures supérieures à 12fl00C. Dans chaque couche lb ou 1c, les raccordements ld sont en quinconce et pourvus de joints d'étanchéité 4 afin d'assurer la rigidité et l'étanchéité de la couche. Les raccordements des deux couches lb et ic sont décalés entre eux afin d'accroître l'étan- chéité de la cuve intérieure 1. Diverses possibilités de raccordements au moyen des bords verticaux le des éléments modulaires lb, lc sont envisagées par l'invention. Le raccordement id de la figure 2 est profilé en V, celui de la figure 3 est à tenons, celui de la figure 4 est profilé en Z. Le raccordement simplifié id de la figure 5 est constitué par un biseau 1f formé dans les bords verticaux 1e. Ces raccordements permettent l'imbrication et l'enclenchement des éléments modulaires qui constituent la cuve intérieure. Les joints 4 entre éléments lb et ic sont constitués par des matériaux carbonés et peuvent être réalisés conformément aux joints décrits dans la demande de brevet français EN;7-/2366 duZ4avril 1975, ils peuvent être notamment identiques au joint correspondant dans cette demande au deuxième exemple de réalisation décrit. Le garnissage intermédiaire 2 est destiné à l'isolation thermique de la cuve, laquelle influence directement la perte d'agressivité chimique des sels qui est fonction de la diminution de température. Le garnissage 2 peut etre formé à partir de matériaux carbonés composites parmi lesquels il faut citer : les feuilles de graphite expansé recomprimé chargées ou non de fibres de carbone ou de graphite, le feutre de graphite, la mousse de carbone, le graphite naturel orienté et le pyrographite. Dans une variante de réalisation de l'invention, on dispose un revêtement supplémentaire 5 à l'intérieur de la cuve (figure 1), de façon à augmenter l'étanchéité On utilise à cette fin des matériaux carbonés composites comprenant des feuilles de graphite expansé recomprimé chargées ou non de fibres de carbone ou de graphite, et du graphite naturel orienté. REVENDICATIONS 1. Cuve de confinement pour un réacteur nucléaire à sels combustibles fondus, caractérisée en ce qu'elle comprend - une cuve intérieure en matériau carboné qui contient les sels fondus - une enveloppe extérieure métallique ; - un garnissage intermédiaire destiné à l'isolation thermique, comprenant des couches de matériaux carbonés composites. 2. Cuve selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cuve intérieure est réalisée dans un matériau carboné appartenant au groupe des graphites à pores fins. 3. Cuve selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cuve intérieure en matériau carboné est constituée par au moins deux couches d'éléments assemblés dont les raccordements sont en quinconce sur une même couche et décalés d'une couche à l'autre et pourvus de joints d'étanchéité. 4. Cuve selon la revendication 3, caractérisée en ce que les raccordements d'une même couche d'éléments assemblés comportent des bords verticaux biseautés qui imbriquent et enclenchent des éléments contigüs. 5. Cuve selon la revendication 3, caractérisée en ce que les raccordements d'une même couche d'éléments assemblés comportent des bords verticaux profilés qui imbriquent et enclenchent des éléments contigus. 6. Cuve selon la revendication 3, caractérisée en ce que les joints d'étanchéité sont constitués par des matériaux carbonés. 7. Cuve selon la revendication 1,caractérisée en ce que les couches de matériaux carbone composites appartiennent au groupe comprenant les feuilles de graphite expansé recomprimé chargées ou non de fibres de carbone ou de graphite, le feutre de graphite, la mousse de carbone, le graphite naturel orienté et le pyrographite. 8. Cuve selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite cuve comporte un revêtement formé de couches de matériaux carbonés composites appartenant au groupe comprenant les feuilles de graphite expansé recomprimé chargées ou non de fibres de carbone ou de graphite, le feutre de graphite,ledit revêtement étant en contact direct avec les sels combustibles.