Brevet FR2299702A1 — publié le 19760827

Dans les réacteurs à sels fondus lecsolutiovr classi- ques pour le confinement du mélange de sels convenant lu conbjsti- ble nucléaire conduisent à un cout de réalisation élevé. En effet, d'une paf, la forte agressivité chimique du mélange (par exemple fluorures) impose l'emploi d'alliages d'un prix prohibitif (notamment dans le cas d'Hastelloys N) et d'autre part, les écarts entre les différents états thermiques imposent une configuration complexe pour permettre' la dilatation des élémerts de jonction sans dépasser les limites des contraintes admissibles. Un but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en prévoyant des étapes successives de confinement du mélange en fonction de ses phases liquides et solides A cette fin, l'invention propose un procédé de coPfine- ment remarqueble en ce que l'on crée une zone de transition entre la phase liquide du mélange de sel et la phase solide au voisinage de la cuve métallique du réacteur, et en ce que l'on refroidit la paroi externe de ladite cuve jusqu'à une température en-dessous du point de solidification du mélange de sels et au-dessus de la température où il y a risque de dissociation. On obtient ainsi une zone de solidification près de la paroi de la cuve qui permet de la protéger contre le corrosion. On maintient la température de la phase solide entre 3000 et 400 C en récupérant les calories dissipées par la paroi métallique externe de la cuve afin de maintenir la température de cette paroi au-dessous du point de solidification du mélange. La zone de transition est créée à travers un calorifuge fibreux à base de matériaux carbonés qui limite les fuites thermiques vers l'extérieur L'invention a également pour obJet une structure de confinement mettant en oeuvre le procédé et remarquable en ce qu'elle comporte - une première armature métallique au contact intérieur de ladite cuve métallique étanche, - un garnissage en calorifuge fibreux compris entre des structures métalliques internes dont l'une est rendue solidaire de ladite première armature, - une seconde armature métallique extensible appliquée sur l'autre desdites structuresX - des moyens d'arrimage entre lesdites première et seconde armatures qui passent ci travers le calorifuge fibreux et lesdites structures. Grâce à cette caractéristique intéressante, il devient possible de réaliser la paroi de la cuve soit dans un métal classique, soit dans un alliage inoxydable. Suivant un mode de réalisation intéressant de l'invention, la première armature est constituée par une grille métallique formée de fils croisés et liés les uns aux autres de façon à former une ossature rigide à larges mailles, ladite grille étant réalisée en métal classique ou dans un alliage inoxydable. Suivant un mode de réalisation, la seconde armature est constituée par un grillage métallique extensible à mailles entrelacées. Les mailles sont réalisées à partir de fils de molybdène de façon à résister à la corrosion par le sel fondu. Suivant un autre mode de réalisation, le garnissage en calorifuge fibreux est constitué par au moins une couche de panneau en feutre de carbone placé entre des structures métalliques internes à fines mailles. Suivant une caractéristique, la structure métallique appliquée contre la première armature est réalisée soit en métal classique, soit en alliage inoxydable. Suivant un autre mode de réalisation, la structure métallique appliquée contre la seconde armature métallique est réalisée en fils de molybdène. Suivant un autre mode de réalisation, les moyens d'arrimage sont constitués par des agrafes en forme d'épingle à cheveux dont les extrémités sont fermées sur les fils des mailles des première et seconde armatures. Les agrafes sont fabriquées en fils de molybdène. La solution proposée s'inspire des considérations suivantes - le garnissage à base de graphite permet un excellent comportement en présence des sels fondus meme à haute température. - liagressivité chimique des sels décroît avec la tempé rature de sorte que, pour certains métaux et alliages courants, on atteint une agressivité acceptable lorsqu'ils sont en contact avec les sels à l'état solide. La description se rapporte à des exemples de réalisation non limitatifs décrits avec référence aux dessins dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une structure de confinement destinée à expliciter le procédé de l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective d'un mode de réalisation préféré de l'invention. Sur la figure 1; t représente la structure de confinement et 2 le mélange de sels fondus d'un réacteur nucléaire. Suivant le procédé, une zone de transition 3 permet de faire passer le mélange 2 en phase liquide à température supérieure à 600 à une phase solide à température plus basse au voisinage de la cuve métallique 4. On fixe cette dernière température entre 300 et 400oC de façon que la température de la cuve soit au-dessous du point de solidification du mélange et au-dessus de celle où il y a risque de dissociation. A cette fin, on refroidit la paroi externe 4a par un fluide thermostaté 5 et suivant l'importance des fuites thermiques qui se produisent à travers la structure 1, on peut récupérer les calories qui sont encore à un niveau intéressant pour les utiliser à d'autres fins. La zone de transition 3 est créée à travers un calorifuge fibreux 6 à base de matériau carboné, ce qui limite l'importance des échanges thermiques. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention (figure 2)1 la structure de confinement 1 comporte dans tordre une cuve métallique 4, une première armature B, un garnissage 12 de calorifuge fibreux 6, et une seconde armature 10. La cuve 4 est réalisée soit à partir de métaux classiques, soit à partir d'un alliage inoxydable, par exemple de l'acier inoxydable, ce qui permet d'éviter l'emploi d'alliages d'un prix prohibitif comme l'Hastelloys N. La première armature 5 est constituée par une grille métallique formée de fils Sa, Bb et liés les uns aux autres de façon à former une ossature rigide à larges mailles 8c similaire à celle utilisée pour le béton armé. La grille B étant uniquement en contact avec le sel à ''état solides on peut la réaliser avec un alliage classique, par exemple de l'acier inoxydable. Le garnissage 12 de calorifuge fibreux est constitué d'au moins usine couche de panneau en feutre de carbone 6 maintenu entre deux structures 13 et 14 formées par des toiles métalliques a fines mailles. La structure 13 placée contre la grille 0, et qui est en contact avec le sel à l'étant solide, est réalisée également en alliage classique tel qu'un acier inoxydable. n revanche, la structure 14 placée sous la seconde armature 10 et au contact du sel fondu doit pouvoir résister à la corrosion chimique, ce qui oblige à la réaliser en fils de molybdène. La conception du garnissage 12 permet de préserver le feutre de l'érosion produite par l'écoulement du sel fondu. La préparation de la structure de confinement de la cuve 4 suivant l'invention, peut entre réalisée soit sur le site de la centrale, soit "in situ" dans la cuve. Après le montage de la grille B aux dimensions de la paroi interne 4b de la cuve, la structure 13 et le garnissage 12 sont agrafés sur des picots 11 (provisoires) solidaires de la grille 8. On place ensuite la structure 14 à l'aide de picots semblables qui s'agrafent dans le feutre 6. La seconde armature 10 est placée sur la structure 14 et est arrimée à la première armature (grille) B par des agrafes definitives 16 qui traversent le garnissage 12. Pour faciliter le montage, on peut également prévoir un garnissage 12 pré-fabriqué comportant le calorifuge fibreux 6 et des structures correspondantes 13, 14. ta mise en place des agrafes 16 permet d'amener l'épais- seur totale du garnissage 12 y compris les structures 13 et 14 à la valeur désirée et de régler en même temps la tension de la seconde armature (grillage) 10. Les agrafes 16 en contact avec le mélange de sels fondus sont réalisés en fils de molybdène. Leurs modes de fabrication ne font pas partie de la présente invention. Dans le cas d'une structure montée sur le site de la centrale, il suffit de transporter la structure et de la glisser dans la cuve 4 par des moyens de manutention appropriés. On pourrait également, sans changer le caractère de l'invention, adopter un mode de mise en oeuvre simplifié utilisant des garnissages 12 de calorifuge fibreux 6, composés de couches de panneaux de fibre de carbone 6 maintenu contre la cuve par une structure 14 recouverte par la grille 10, Cette simplification permettrait d'économiser l'armature 8 et la structure 13. En cours d'exploitation d'un réacteur à sels fondus equlpe d'une structure de confinement suivant l'invention, il se produit des changements brusques de température du mélange, le calorifuge fibreux en feutre de carbone freine les échanges thermiques et ralentit ainsi le déplacement de ia zone de transition Il en résulte que la régulation de la température du fluide réfrigérant circulant à l'extérieur le long de la paroi de la cuve, n'a pas besoin dextre particulièrement dynamique et ce, d'autant plus que la plage de température à respecter est très large (7000). Ces mimes variations de température des sels sont particulièrement bien absorbées par les structures métalliques (grillage et toile métallique) qui sont en contact avec ceux-ci. En effet, la fabrication curviligne des panneaux permet de subir des variations dimensionnelles au niveau du fil sans pour autant entrainer de fortes contraintes. De plus, le feutre de graphite exerce un effet compensateur entre les variations dimensionnelles des structures métalliques internes (grillage et toile métallique) et la stabilité géométrique des structures métalliques externes (paroi de la cuve, grille et toile métallique) pour lesquelles les variations de température sont très faibles. REVENDILATTONS 1. Procédé de confinement pour réacteur à sels fondus caractérisé en ce que - on crée une zone de transition (3) entre la phase liquide du mélange de sels (2) et la phase solide au voisinage de la cuve métallique (4) du réacteur, - on refroidit la paroi externe (4a) de ladite cuve (4) jusqu'à une température e-n-dessous du point de solidification du mélange de sels (2) et au-dessus de la température où il y a risque de dissociation. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on maintient la température de la phase solide entre 3000 et 400C en récupérant les calories dissipées par la paroi externe (4a) de la cuve. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on crée une zone de transition (3) à travers un calorifuge fibreux (6) à base de matériaux carbonés. 4. Structure de confinement pour réacteur à sels fondus mettant en oeuvre le procédé suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte - une première armature métallique (8) au contact intérieur de ladite cuve métallique étanche (4), - un garnissage en calorifuge fibreux (12) compris entre des structures métalliques internes (13, 14) dont l'une (13) est rendue solidaire de ladite première armature (8), - une seconde armature métallique extensible (10) appliquée sur l'autre (14) desdites structures, - des moyens d'arrimage (16) entre lesdites première (8) et seconde (10) armatures qui passent à travers le calorifuge fibreux (6) et lesdites structures. 5 Structure suivant la revendication 4, caractérisée en ce que ladite cuve (4) est réalisée dans un métal appartenant au groupe des aciers classiques, des aciers inoxydables et à leurs alliages. 6. Structure suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la première armature (8) est constituée par une grille métallique formée de fils croisés liés les uns aux autres de façon à former une ossature rigide à larges mailles. 7. Structure suivant la revendication 6, caractérisée en ce que la grille métallique tB) est réalisée dans un métal appartenant au groupe des aciers classiques, des aciers inoxydables et à leurs alliages. S. Structure suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la seconde armature (10) est constituée par un grillage métallique extensible à mailles entrelacées. 9. Structure suivant la revendication 8 caractérisée en ce que lesdites mailles sont réalisées en fils de molybdène. 10. Structure suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le garnissage en calorifuge fibreux (12) est constitué par au moins une couche de panneau(6)en feutre de carbone placée entre lesdites structures métalliques internes à fines mailles (13, 14). 11. Structure suivant la revendication 4 caractérisée en ce que la structure métallique (13) appliquée contre la première armature (6) est réalisée dans un métal appartenant au groupe des aciers classiques, des aciers inoxydables et à leurs alliages 12. Structure suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la structure métallique (14) appliquée contre la seconde armature (10) est réalisée en fils de molybdène. 13. Structure suivant la revendication 4, caractérisée ce se que les moyens d'arrimage sont constitués Far des agrafes en forme d'épingle à cheveux dont les extrémités sont fermées sur les fils des mailles des première et seconde armatures (8,10). 14. Structure suivant la revendication 13, caractérisée un ce que les agrafes sont réalisées en fils de molybdène.