Brevet FR2349275A1 — publié le 19771125

La présente invention concerne une installation de tubes d'échangeurs enterrés, notamment de tubes d'eau de refroidissement provenant de centrales d'énergie nucléaire, ainsi que des tuyaux d'irrigation destinés une telle installation. La chaleur perdue par des centrales d'énergie, notamment des centrales nucléaires, a été utilisée plusieurs fois pour des buts agricoles (en résolvant en même temps le problème de l'eau de refroidissement intervenant dans les centrales) d'une façon qui consiste a faire passer l'eau de refroidissement réchauffée au travers de tubes d'échangeurs enterrés, à réchauffer le terrain utilisé å des fins agricoles et å provoquer en même temps l'abaissement de température de l'eau de refroidissement. Mais il apparatt de toute façon le problème que le sol au voisinage de ces tubes d'échangeurs est desséché et crevassé par la chaleur fournie, si bien qu'il se produit une couche isolante qui compromet la poursuite du transfert de chaleur entre l'eau de refroidissement et le sol. Le but de l'invention est donc d'éviter ces inconvénients en réalisant une installation de tubes d'échangeurs enterrés qui assure la permanence d'un bon transfert de chaleur entre les tubes d'échangeurs et le sol. Le moyen conforme l'invention d'atteindre ce but consiste en ce qu'on a prévu des tuyaux d'irrigation également enterrés à proximité immédiate de ces tubes d'échangeurs pour l'humidiiicatlon du sol au voisinage des tubes d'échangeurs. Ces tuyaux d'irrigation laissent passer l'eau en très petites quantités et humidifient par suite le sol au voisinage des tubes d'échangeurs. L'eau amenée par les tuyaux d'irrigation se propage ensuite de l'environnement immédiat des tubes d'échangeurs vers la zone périphérique par capillarité, ce qui, d'une part, améliore la conduction de la chaleur entre les tubes d'échangeurs et le sol et, d'autre part, provoque un transfert de chaleur supplémentaire au travers du courant capillaire d'humidité, Il faut noter ici qu'une alimentation aérienne en eau, par exemple par un arroseur, ne pourrait pas résoudre le probleme en question, parcs que l'eau d'infiltration, pour des raisons de tension superficielle de l'eau en fonction de la température, a toujours tendance à migrer par capillarité vers des zones plus froides. L'eau d'infiltration éviterait donc justement la zone de terrain chaude et desséchée entourant les tubes d'échangeurs.Par contre, l'installation selon l'invention de tuyaux d'irrigation a proximité immédiate des tubes d'échangeurs détermine l'humidification désirée de la zone environnant les tubes d'échangeurs. Comme, en général, on exige des centrales, meme en été, la fourniture de chaleur, il faut, dans le cas où on enterre des tubes d'échangeurs, prendre des précautions préalables pour qu'en été un réchauffement supplémentaire du sol n'ait pas d'influence fâcheuse sur la croissance des plantes. Pour cela, conformément une caractéristique avantageuse de l'invention, on a prévu un refroidissement artificiel en enterrant également des tubulures d'aération au voisinage des tubes d'échangeurs et des tuyaux d'irrigation. Si, pendant les jours très chauds, on souffle de l'air dans le sol au travers de ces tubulures, l'air, au cours de son trajet vers la surface du sol, entraîne l'humidité du sol et le refroidissement par évaporation qui s'ensuit provoque un abaissement notable de la température du sol réchauffé par l'eau de refroidissement-. L'installation d'un tel système a trois canaux amène de plus l'avantage qu'au printemps, par exemple pendant les gels nocturnes redoutés, on peut également souffler dans le sol de l'air qui amène à la surface une chaleur humide et protège les plantes contre le froid. Les tubes d'échangeurs, les tuyaux d'irrigation et les tubulures d'adration sont avantageusement enterrés à une profondeur variant de 0,3 a 1,0 m, de préférence b environ 0,5 m. L'eau fournie par les tuyaux d'irrigation est absorbée exactement en fonction de l'humidité du sol dans l'entourage des tubes d'échangeurs. Les disposit;Lfs de mesure d'humidité connus jusqu'ici sont rarement satisfaisants car ou bien ils dépendent de la température et/ou de la teneur en sel du sol ou bien ils possèdent une précision insuffisante. Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, on a prévu au voisinage immédiat des tubes d'échangeurs un dispositif de mesure repérant l'humidité du sol et commandant l'arrivée d'eau aux tuyaux d'irrigation en fonction de cette humidité, ce dispositif de mesure comprenant un système de chauffage à branchement temporaire et determinant par rapport à l'environnement la différence de température entre le début et la fin du temps de chauffage. Pour un sol humide, cette différence de température est faible cause d'une dérivation plus grande de la chaleur, alors qu'elle est relativement élevée pour un sol sec. Un tel dispositif de mesure se distingue par une sensibilité de mesure élevée ainsi qu'une large insensibilité aux nombreuses grandeurs d'influence. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente de façon tout A fait schématique une portion du tuyau d'irrigation jet et - la figure 2 représente a une échelle agrandie une coupe au travers du tuyau au niveau d'une ouverture en forme de fente. Le tuyau d'irrigation 1 représenté sur les figures 1 et 2 est muni d'un grand nombre d'ouvertures 2 en forme de fente qui sont placées par exemple sur une génératrice parallèle è la longueur du tuyau. La longueur 1 de cette fente se tient entre 0,1 et 0,2 mm ; la distance D entre deux ouvertures successives 2 atteint par exemple 0,2 à 0,6 m. Les ouvertures 2 présentent, comme le montre la figure 2, une section droite an forme de coin s'évasant vers l'extérieur et elles sont limitées du-cBté de l'entrée d'eau (c'est-a-dire dans la zone de la paroi interne la du tuyau) par des arêtes relativement aiguës 2a, 2b. Cela a pour conséquence que le jet d'eau 3, sortant de l'ouverture 2 pendant le fonctionnement du tuyau d'irrigation, se déclenche a hauteur des arêtes 2e, 2b et, par suite du rétrécissement qui se forme, il ne touche pratiquement pas la paroi interne de l'ouverture 2. Le risque de salissureset de dépits dans l'ouverture en forme de fente est donc par suite réduit a un minimum. La réalisation de ces ouvertures en forme de fente dont le profil de section droite est un coin s'évasant vers l'extérieur peut Btre -obtenue par exemple å l'aide d'un couteau en forme de coin qui pénètre jusqu'a une profondeur déterminée dans la paroi du tuyau. Evidemmant, d'autres -procédés de fabrication sont également possibles. Malgré le fait que, pour des vitesses d'écoulement déterminees, le jet d'eau se sépare de la paroi de l'ouverture an forme de coin 2, le jet, pour des raisons de tension superficielle et de forces d'inertie, 8 tendance à s'évaser à nouveau après son rétrécissement. comme cela pourrait, à partir d'une certaine épaisseur des parois du matériau du tuyau, ramener le jet contre la paroi de l'ouverture, il est avantageux d'avoir une paroi extremement mince du tuyau d'irrigation. Selon l'invention, ce tuyau possède par suite une épaisseur de paroi comprise entre 0,2 et 0,35 mm. Pour la haute pression hydraulique nécessaire pour l'irrigation et pour la longue durée de cet état de fonctionnement, les propriétés mécaniques de la plupart des matières plastiques ne suffisent jamais pour cette faible épaisseur de paroi. I1 existe notamment le risque que le fluage à froid de la matière plastique au cours du temps ne conduise a un écartement progressif des ouvertures en forme de fente qui finiraient par ne plus se fermer pour une pression nulle (de sorte que les racines pourraient pénétrer dans les ouvertures et boucheraient en peu de temps le tuyau). Pour éviter ce risque, à l'état sans pression, c'est-à-dire quand on n'irrigue pas, il est nécessaire d'avoir une fermeture parfaite des ouvertures en forme de fente. Pour permettre cela, mEme pour les très minces parois du tube d'irrigation, le matériau à élasticité molle du tuyau est étiré dans le sans tangentiel (c'est-à-dire dans le sens périphérique), de sorte que les propriétés mécaniques du matériau du tuyau sont améliorées d'un facteur très supérieur à l'unité. Les tuyaux d'irrigation de l'invention peuvent, en cas de besoin, etre utilisés temporairement comme tubes d'échangeurs supplémentaires, dans la mesure où ils sont utilisés à une pression réduite pour laquelle l'eau servant alors éventuellement de fluide caloporteur ne sort pas par les ouvertures en forme de fente. Par ailleurs, les tubes d'échangeurs peuvent etre constitués de tuyaux élastiques (par exemple en PVC mou). Ceci a l'avantage que, sous l'effet de la pression, ilss'appuient totalement a la paroi du canal prévue dans le sol et ainsi, ils assurent une bonne transmission de la chaleur entre le tube d'échangeur et le sol. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrite uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Installation enterrée de tubes d'échangeurs de chaleur, notamment de tubes d'eau de refroidissement pour centrale d'énergie nucléaire, caractérisée en ce qu'on a prévu des tuyaux d'irrigation également enterrés à proximité immédiate de ces tubes d'échangeurs pour l'humidification du sol au voisinage des tubes d'échangeurs. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on a préw,au voisinage des tubes d'échangeurs de chaleur et des tuyaux d'irrigation,des tubulures d'aération également enterrées. 3. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractériséeen ce que les tubes d'échangeurs de chaleur, les tuyaux d'irrigation et les tubulures d'aération sont enterrés à une profondeur de 0,3 à 1,0 m, de préférence à environ 1,5 m. 4. Installatton selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on a prévu au voisinage immédiat des tubes d'échangeurs un dispositif de mesure repérant l'humidité du sol et commandant l'arrivée d'eau aux tuyaux d'irrigation en fonction de cette humidité, ce dispositif de mesure comprenant un système de chauffage a branchement temporaire et déterminant par rapport l'environnement la différence de température entre le début et la fin du temps de chauffage. 5. Tube d'irrigation, notamment pour une installation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube se composant d'un matériau élastique présente des ouvertures en forme de fente avec une longueur de fente comprise entre 0,05 et 0,25 arum, ces ouvertures présentant une section droite s'élargissant vers l'extérieur en forme de coin et étant limitée par des arêtes aiguës du caté de l'entrée d'eau. 6. Tube d'irrigation selon la revendication 5, caractérisé en ce que le tube présente un diamètre intérieur compris entre 0,6 et 1,0 cm, de préférence environ 0,7 cm, ainsi qu'une épaisseur de paroi comprise entre 0,2 et 0,35 nsBet en ce que le matériau du tuyau est étiré au cours de la fabrication dans le sens tangentiel (sens périphérique).