Brevet FR2307566A1 — publié le 19761112

La présente invention concerne ne installation de filtration d'aérosols notamment i aérosols de sodium, cette installation présente particulièrement de l'intérêt dans le cas des réacteurs à neutrons rapides où l'éventualité d'un feu de sodium rend possibles des concentrations en aérosols de sodium élevées qui colmatent rapidement les filtres c assiques. On sait que pour éliminer une grande partie des aérosols de sodium, avant le dernier étage de filtration des produits gazeux émanant du réacteur, on a utilisé dans l'art antérieur des pré-filtres "amont" ayant pour but d'augmenter la durée de vie des filtres du dernier étage de filtration. Toutefois, la mise en place et le changement des pré#filtres entrainent des frais qui sont quelquefois supérieurs à ceux correspondant à la diminution de la fréquence de changement des derniers filtres en sortie. Cependant, l'accumulation des aérosols de sodium provoque une augmentation très rapide de la perte de charge dans les filtres dits "absolus" utilisés à la sortie ; l'arrivée d'une soixantaine de grammes d'aérosols par filtre est suffisante pour les colmater. Dans ces cas, la pré-filtration des aérosols est très utile. Il est d'autre oart avantageux que le dispositif de pré-filtration soit conçu de telle sorte qu'il puisse opérer en continu, ctest-à-dire sans devoir être renouvelé trop souvent, ce renouvellement impliquant des frais et une diminution possible de sécurité et de fiabilité du système De plus, ce moyen de pré-filtration doit être efficace vis-à-vis des aérosols à séparer et chimiquement inerte La présente invention concerre une Installation de filtration, notamment d'aérosols de sodium, comportant dans un stade de pré-filtration, des moyens pour augmenter la taille des particules des aérosols et pour séparer les particules a#giomérées, installation répondant aux conditions précédemment énoncées de sécurité, de fiabilité et de tenue dans le temps. Selon l'invention. I'înstailatio. de filtration d'un gaz chargé en aérosols notamment e ae#rsol- de sodium, est caractérisée en ce nue l'on effectue d'abord une pré-filtration au moyen d'une boucle comprenant un cyclone avec une tubulure d'entrée Te et une tubulure de sortie Ts réunies à un premier ventilateur, ledit gaz étant introduit par une tubulure Ta avec un débit v dans la tubulure Te, en ce que ledit ventilateur réalise dans ladite boucle la circulation d'un débit V de gaz supérieur au débit v, ce qui assure le recyclage d'une partie du gaz, et en ce que l'on extrait par une tubulure d'évacuation Tb branchée sur la tubulure Te en amont de la tubulure Ta le débit v de gaz pré-filtré qu est aspiré à travers au moins un filtre par un ventilateur avant d'être rejeté à l'atmosphère. La majeure partie des aérosols est retenue dans le cyclone, la partie restante étant piégée par le filtre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux après la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre explicatif et nullement limitatif, en référence à la figure unique annexée sur laquelle on a représenté un schéma général de l'installation de filtration selon l'invention. Sur la figure unique annexée, on a représenté l'installation de filtration selon l'invention. Celle-ci comprend essentiellement une boucle désignée par la référence générale B où circule de l'air chargé en aérosols de sodium selon les flèches 2, 2', 2". L'air contenant les aérosols est mû dans la boucle de circulation B par le ventilateur 4 ayant un débit V de 2 600m3/h. La boucle de circulatIon h comporte le cyclone 6 muni d'un récupé rateur 8 où sont accumulés les aérosols séparés par le cyclone. Celui-ci est relié au ventilateur 4 par les tubulures d'entrée Te et de sortie To. L'air à traiter, qui est introduit dans la boucle de circulation B avec un débit V de 400 m3/hs provient de l'enceInte 10, par l'intermédiaire de la tubulure Ta ; le sens de circulation du flux gazeux entrant est représenté par la flèche 12. La vanne 13 permet d'établir ou d'arrêter la communication entre l'enceinte et la boucle B. La tubulure Tb est branchée sur la tubulure Te en amont de la tubulure Ta, et est reliée dans le mode de réalisation représenté sur la figure à un deuxième cyclone 14, dit cyclone finisseur, puis à un filtre F, par exemple en fibres de verre ou d'amiante qui élimine les derniers aérosols de sodium. L'air est aspiré à travers le cyclone finisseur 14 et le filtre F grâce à un ventilateur IB ayant un débit V de 400 m /h avant d'être rejeté à l'atmosphère par la sortie 16. L'installation, selon l'invention, comprend accessoirement divers dispositifs de mesure de la concentration en sodium 20, 21, 22, 23, 24 de type classique par prélèvement chimique. On utilise également un débitmètre 30 mesurant le débit d'air recyclé dans la boucle de circulation B, et des centripéteurs (non représentés) pour mesurer la granulométrie des aérosols. Il convient de noter quela présence du cyclone finisseur n'est pas indispensable, mais peut entre utile suivant les conditions opératoires, notamment débit gazeux et concentration en aérosols, ainsi que granulométrie et nature des aérosols. Un by-pass (non représenté) peut permettre la mise hors circuit du cyclone finisseur. il est important de souligner que les cyclones, dans leurs conditions habituelles d'utilisation, ne peuvent retenir que des particules de taille relativement importante, par exemple au moins quelques microns, sinon ils ont un mauvais rendement. Or, les aérosols de sodium contiennent une majorité de particules ayant une dimension submicronique. L'utilisation des cyclones pour ce type d'aérosols semblait donc exclue, en dépit des autres avantages des cyclones, à savoir les possibilités d'utilisation à température élevée et avec des concentrations élevées en aérosols.L'invention permet, d'une manière surprenante, d'obtenir avec un cyclone une bonne séparation des aérosols de sodium grâce au recyclage qui allonge le temps de transit des aérosols dans le circuit, augmente la vitesse de circulation, et permet, par agglomération des particules entre elles, d'augmen ter la taille des particules. D'une manière générale, l'invention présente de l'intérêt pour tous les aérosols de faibles dimensions et dont la nature est telle qu'ils sont susceptibles de s'agglomérer dans la boucle de recyclage décrite ci-dessus. Pour s'assurer de la bonne marche de l'installation selon l'invention, on a provoqué un feu de 400 kg de sodium durant 3 plusieurs heures, dans une enceinte 10 de 400 m de volume. On a utilisé une boucle B de circulation permettant de rejeter à l'atmosphère 400 m3/h d'air correspondant à un renouvellement de 1 volume par heure. Les aérosols de sodium venant de l'enceinte 10 sont introduits par la tubulure Ta au débit de 400 m3/h. On extrait un débit égal d'air à travers le cyclone 14 et le filtre F chargé de récupérer les aérosols non piégés précédemment. L'air provenant de l'enceinte 10 tourne 6 à 7 fois dans le cyclone 6 et le reste de la boucle de recyclage avant de parvenir au cyclone 14 et au filtre F. On a mesuré que la quantité totale d'aérosols de sodium émise au cours du feu est de 14,1 kg dont 10,6 kg stagnants dans l'enceinte 10 et 3,5 kg extraits de celle-ci. On constate que l'on ne recueille seulement que 5,4 g dans le cyclone finisseur 14 et 48 g sur le filtre de sortie, tout le reste ayant été retenu en amont. Ces essais ont été réalisés pendant une longue durée sans perte de charge notable sur le filtre de sortie F. REVENDICATION Installation de filtration d'un gaz chargé en aérosols, notamment en aérosols de sodium, caractérisée en ce que l'on effectue d'abord une pré-filtration au moyen d'une boucle comprenant un cyclone avec une tubulure d'entrée Te et une tubulure de sortie Ts réunies à un premier ventilateur, ledit gaz étant introduit par une tubulure Ta avec un débit v dans la tubulure Te, en ce que ledit ventilateur réalise dans ladite boucle la circulation d'un débit V de gaz supérieur au débit v, ce qui assure le recyclage d'une partie du gaz, et en ce que l'on extrait, par une tubulure d'évacuation Tb, branchée sur la tubulure Te en amont de la tubulure Ta, le débit v de gaz préfiltré qui est aspiré à travers au moins un filtre par un ventilateur avant d'être rejeté à l'atmosphère.