Brevet FR2316704A1 — publié le 19770128

La présente invention concerne des réacteux. meléai res refroidis par un métal liquide. DAns une forme de réalisation bien connue d'un réac teur nucléaire refroidi par un metal liquide, notamment un reac teur sur-régénérateur à neutrons rapides refroidi par du sodium, le coeur du reacteur est plongé dans une masse de métal liquide dans une enceinte ou cuve primaire qui est logée dans une fosse de confinement en béton a cuve primaire est suspendue à la volte de la fosse et, par conséquent, la voûte est soumise à une chaleur intense irradiée de la surface de la masse de métal liquide et à des courants de vapeur-de convection. Afin de main tenir la température du béton à un niveau admissible, on protège la voute de la fosse au moyen d'un calorifuge et drun dispositif de refroidissement. Selon la présente invention, dans un réacteur nucléaire refroidi par un métal liquide comprenant un coeur plongé dans une masse de métal liquidé caloporteur contenu dans une cuve primaire qui est loe dans une fosse de confinement en béton, la voûte de la fosse présente un calorifuge constitué d'une série de plaques espacées superposées, des chicanes étant dis posées de façon à limiter le courant de convection des vapeurs métalliques dans les espaces compris entre les plaques et entre la ou les plaques supérieures et la voûte de la fosse. Dans une forme de réalisation préférée, les chicanes disposées entre les plaques sont sous forme d'une bande,tandie que les chicanes situées entre les séries de plaques et la volte de la fosse sont constituées d'une laine métallique. Il n'est pas indispensable que les chicanes assurent une éanchéité complète entre les plaques adjacentes et entre la série de plaques et la volte, étant donné que le système a tendance à assurer une étanchéité automatique. Les vapeurs métal liques se condensent sur les plaques et la volte de la fosse et ii se produit une solidification à l'endroit oW la tempéra ture pes plaques est inférieure au point de solidification du métal liquide.Le dépit est le plus Important aux étranglemerfts formés par les chicanes et assure ainsi progressivement une chéité des chicanes par rapport aux plaques et à la volte de la fosse lies paques inféreoures les plus rapprochées de la surface de la masse de métal liquide peuvent présenter des ori- les d'égouttage pour le métal condensé en phase liquide. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une coupe du réacteur selon ltinven tion la figure 2 est une vue en perspective des panneaux de calorifugeage de la volte de la fosse renfermant le réacteur t la figure 3 est une vue en perspective des extrémités périphériques externes des panneaux isolants représentés.sur la figure 2 ; et les figures 4 et 5 sont des vues en perspective des extrémités périphériques internes des panneaux isolants reprd- sentés sur la figure 2. Dans la forme de réalisation d'un réacteur nucléaire représentée sur la figure 1, un coeur 1 d'un réacteur nucléaire sur-régénérateur à neutrons rapides est plongé dans une masse 2 ou cuve de sodium liquide contenue dans un caisson/primaire 3. Le caisson 3 est logé dans une fosse de confinement 4 en béton présen- tant un couvercle 5 auquel la cuve primaire 3 est suspendue. Le coeur du réacteur est supporté par une grillé 6 qui est elle-même suspendue au couvercle 5,et le coeur est logé dans une enveloppe 7. Le couvercle présente un certain nombre de canaux destinés à un appareillage auxiliaire tel que des échangeurs de chaleur 8 et des appareils de circulation 9, ainsi qu'un bouclier central rotatif 10.Ce dernier se compose atun élément externe rotatif dans lequel est monté excentriquement un élément interne rotatif, des cànaux traversant le bouclier pour l'introduction de mécanismes de commande il et pour permettre d'accéder aux assemblages combustibles faisant partie du coeur. En service, le fluide caloporteur est mis en circulation de la région de la masse située à l'extérieur de l'enveloppe 7 à travers le coeur 1 par l'intermédiaire de la grille puis à travers celle-ci pour revenir dans la région de la masse située à l'extérieur de l'enveloppe en passant par les échangeurs de chaleur 8. La cuve primaire 3 est à distance de la paroi de la fosse en béton et un calorifuge 12 est intercalé entre la cuve et ladite paroi de la fosse. La température du sodium dans la région externe de la masse est d'environ 4000C et sa température à l'intérieur de ltenve- loppe est d'environ 6000C, de sorte que le calorifuge 13 doit protéger le couvercle en béton de la fosse de la chaleur irra diée de la surface de la masse et des courants de vapeur par convection. Le calorifuge a une forme annulaire et est fixé à la face inférieure de la voûte sous forme de dix panneaux sec toriels 14 dont deuL sont représentés sur la figure 2. Les pan neaul sont espacés (d'environ 8 mm) d'un diaphragme 15 de la cuve primaire et sont fixés à la volte par des tirants 16 et des colliers de support 18. Le diaphragme 15 est espacé du béton de la voûte et un' agent gazeux de refroidissement est mis en circulation dans l'espace intermédiaire de l'extérieur de la cuve primaire. Les colliers de support 18 comportent des brides formées sur-des éléments tubulaires 24 qui se prolongent dans des ouvertures de la voûte et butent contre les faces inférieures des panneaux.Des colliers 19 en forme de plaques bombées sont interposés entre les panneaux 14 et les colliers de support 18 pour compenser les irrégularités de la planitude des surfaces. Sur chaque panneau, un collier de support 18 est soudé à la face inférieure du panneau pour éviter un rochetage des panneaux en déterminant ainsi le sens de leur dilatation les uns par rapport aux autres. Les panneaux isolants ont une épaisseur d'environ 30 cm ; chacun dteux se compose de 31 plaques superposées 19 diune épaisseur de 1,5 mm et d'une plaque de base d'une épaisseur de 25,4 mm. Les plaques isolantes sont espacées de 8 mm, l'écartement étant déterminé par des entretoises 21 qui délimi- tent les ouvertures ménagées dans les panneaux et par des entre- teises configurées (non représentées) disposées sur une matrice quadratique réseau/dand les espaces intermédiaires pour empêcher un ande tement.Lesdits panneaux isolants forment un espace annulaire i lant ayant un diamètre externe de 12 m et un diamètre interne de 3,6 m. La plaque de base et les quinze plaques isolantes inférieures de chaque panneau présentent un réseau ou matrice de perforations 22 d'un diamètre de 6 mm destinées à l'égouttage du sodium liquide, et le jeu supérieur suivant de douze plaques isolantes présente/des perforations dtun diamètre de 10 mm. Des chicanes 23 sont disposées de façon à limiter les courants de vapeur de sodium par convection entre les plaques isolantes et entre les panneaux et le diaphragme de la cuve primaire. Les chicanes 23 présentent plusieurs formes et celles désignées par 23a, disposées entre les faces supérieures des panneaux et le -diaphragme 15 de la cuve primaire, comprennent des bandes de matière telles que de la laine métallique tissée.Les chicanes adjacentes désignées par 23b comprennent des bandes dtadîer inoxydable. Les bandes de laine métallique tissée s'étendent à proximite des périmètres des panneaux et constituent des pièges à vapeur de sodium, la condensation du sodium sur la laine ayant tendance à réaliser un joint. A cause de sa flexibilité, la'laine métallique compense également les irrégularités de fabrication entre le calorifuge et,le diaphragme 15. Les joints. constitués par la laine métallique sont supportés pendant leur utiiisation par les chicanes 23b disposées à l'extérieur des joints en laine-métallique. Des chicanes désignées par 23c comprenant une matière en bande façonnée, sont également intercalées entre les plaques isolantes pour limiter les courants de circulation qui auraient tendance à former des cellules de convection d'une plaque à l'autre.Les éléments tubulaires 24 sont espacés de limites des ouvertures des panneaux et de la volte en béton et ils sont destinés à permettre à des conduits desti nes au fluide secondaire décharge de chaleur de traverser la vo-flt5 Entre les éléments tubulaires et les panneaux se trouvent quelques serpentine tubulaires élastiques 23d qui sont enroulés autour des éléments tubulaires 24 et constituent un barrage anti convention et sont @@ffisamment élastiques pour permettre un mouvement dû à la dile ation thermique des apnneaux par rapport aux élément tubulaides fixes. Bes chicanes en forme de bandes 23f sont disposées de façon à fermer les joints entre les panneaux adjacents. La figure 3 représente un panneau 14 reposant sur ltextrémité de feuilles calorifuges (désignées par 27) de la grille de support. Les tirants 16 du panneau isolant 14 sont représentés comme partant de sièges sphériques 25 de la volte, ce qui leur permet de pivoter pour compenser une dilatation thermique radiale des panneaux. Les chicanes 23e (dont une seule est représentée,pour plus de clarté) intercalées entre les panneaux isolent chaque plaque isolante de sa couche correspondante du panneau adjecent, en empêchant ainsi la formation de cellules de convection. On voit qutune chicane inférieure- 23f ferme l'intervalle entre les plaques de base 20 des-panneaux adjacents. La figure 4 montre le diaphragme 15 de la cuve primaire qui présente une ouverture centrale pour y disposer le bouclier rotatif -10 L'ouverture est délimitée par une chemise rotative 28 comportant un prolongement formant une jupe 29. La chemise supporte une a4ge annulaire 90 destinée à contenir du métal liquide et le bouclier rotatif présente une jupe annulaire 31 qui pénètre dans le métal/liquide pour assurer ainsi un joint empêchant l'échappement des gaz de la fosse.Les extrémités internes du panneau j 4 sont disposées de façon à buter bresque contre la jupe 29 pour réduire le courant de vapeur par convec tion, mais il reste un petit jeu permettant la dilatation thermique des panneaux. On voit que les chicanes 23c intercalées entre les plaques isolantes sont disposées de chaque cEté des tirants et dés chicanes 23f sont également représentées entre les bords adjacents des plaques de base 20. Comme on le voit sur les figures 4 et 5, on utilise une-chicane 23g pour fermer l'extrémité de l'intervalle compris entre deux plaques de base adjacentes 20. La chicane 23g comporte une bande en forme de boucle qui se prolonge radialement le long de l'intervalle et deux brides 32 venant buter contre les bords extrêmes internes des plaque de base ; la boucle com- parte une plaque de couverture supérieure 33 qui repose sur les surfaces supérieures des plaques de base adjacentes 20. En fonctionnement, les panneaux i4 protègent le béton de ia volte de la température élevée de la masse de sodium caloporteur principalement en réduisant la transmission de la chaleur radiante et de convection et en diminuant le courant de vapeur par convection. La vapeur qui pénètre dans les espaces compris entre les plaques- isolantes des panneaux-perforés se condense et peut s'écouler par les perforations 22 pour retourner à la masse. La vapeur entrant dans les espaces intermédiaires des plaques isolantes des parties supérieures des panneaux est condensée et il se forme un pont qui constitue un joint. Au début de la mise en marche, cette étanchéité serait renforcée par un dépit dioxyde de sodium. Les chicanes 23a en laine métallique tissée servent de pièges à vapeur de sodium en diminuant ainsi le dépôt du sodium entre la plaque isolante supérieure et le diaphragme de la cuve primaire et, étant donné qu'elles sont soumises à une température de fonctionnement d'environ 98 C (température de solidification du métal), elles sont progressi vement rendues étanches par le dépôt de sodium. Il va de soi que le réacteur décrit peut subir,di- verses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Réacteur nucléaire refroidi par un métal liquide, caractérisé en ce qu'il comporte un coeur plongé dans une masse de métal liquide caloporteur contenue dans. une cuve primaire qui est logée dans une fosse de confinement en béton, la volte de la tosse présentent un calorifuge comprenant une série de pla ques espacées superposées, des chicanes étant disposées de façon à limiter le courant de vapeur métallique par convection à tra vers les espaces intermédiaires des plaques et entre la ou les plaques supérieures et la volte de la fosse. 2. Réacteur selon la-revendication t, caractérisé en ce que le calorifuge a une forme annulaire et est fixé à la face inférieure de la volte sous forte de panneaux sectoriels individuels. 3. Réacteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les chicanes destinées à limiter le courant de vapeur métallique par convection entre la plaque supérieure de chaque panneau et la volte de la fosse sont constituées de bandes d'acier inoxydable et d'une bande de laine métallique tissée disposées,respectivement, sous forme de bandes périphériques externeset interne de chaque panneau et entre la plaque supérieure et la voûte de la fosse. 4. Réacteur selon l'une.quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les chicanes destinées à limiter le courant de vapeur métallique par convection à travers les espaces intermédiaires des plaques comprennent une bande d'acier inoxydable disposée entre les plaques. 5. Réacteur selon lune quelconque des revendications 2, 3 et 4, caractérisé en ce que les espaces- compris entre les plaques inférieures des panneaux adjacents sont délimités par des chicanes constituées dXune bande de matière sous deux formes, une première forme pour franchir 11 espace intermédiairme ertre les faces inférieures des t anneaux et un-s- geconde fr disposée en boucle pour franchir les espaces Anternédiaires les bords extrêmes des plaques inférieures. 6. Réacteur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des chicanes constituées d'une bande disposées entre les panneaux sectoriels adjacents pour limiter le courant de vapeur métallique par convection entre les panneaux. 7. Réacteur selon l'une quelconque des revendica tio 1 à 6, caractérisé en ce que le calorifuge est suspendu à la volte de la fosse par des boulons et des éléments tubulares bridés qui traversent le calorifuge et la vote de la fesse. 8. Réacteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que des serpentins tubulaires élastiques entourent les éléments tubulaires bridés pour intercepter le courant de va coeur métalique par convection entre le calorifuge et les élémentis tubulaires bridés. 9. Réacteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un gaz de refroidissement est mis en eirculation entre les plaques supérieures du calorifuge et la voûte de la fosse dans les espaces inbermédiaires délimités par les bandes formant les obicanes péripèerlques inhoennes.