Brevet FR2344099A1 — publié le 19771007

Beaucoup de réacteurs nucléaires qui comprennent un coeur de réacteur et un circuit principal de fluide de refroidissement, dans lequel le fluide de refroidissejent est mis en circulation pour extraire de la chaleur du coeur, comprennent aussi d'autres composants qui doivent être refroidis et qu'il serait avantageux de refroidir au moyen du même fluide de refroidissement Si cela ne soulevait pas de problèmes spéciaux.Ainsi, par exemple, dans un réacteur rapide refroidi à l'hélium dont le coeur est entouré d'écrans pour le rayonnement contenant du graphite, il serait avantageux d'utiliser une partie de l'héliuj, appartenant an circuit principal de refroidissement du coeur, pour remplir la fonction relativement légère de refroidir les écrans de coeur, si ce n'était que cet hélium est susceptible de contenir des traces d'eau qui, tout ei étant acceptables dans le circuit principal de refroidissement, peuvent, au contact avec le graphite des écrans de coeur, réagir par corrosion radiolytique du graphite pour produire du méthane qui est une impureté beaucoup moins acceptable de l'hélium dans le circuit principal de refroidissesent car il a un effet défavorable sur des portées de contact entre des composants en acier tels que des aubes directrices réglables et leurs paliers. dans les circulateurs de fluide de refroidissement disposés en atmosphère dab'Uq. Un but de l'invention est de proposer un circuit combiné du fluide de refroidissement pour le coeur d'un réacteur nucléaire et pour d'autres composants qui dozandenX un refroidissement, mais de faire en sorte que la chimie du fluide de refroidisseiefl dans l'écoulement principal du fluide de refroidissement qui assure le refroidissement du anar soit néanmoins effectivement indépendante de doIle de l'écoulement beaucoup moindre du fluide de refroidisse- ment requis pour lesdits autres composants.On obtient ce résultat en disposant ces composants dans un parcours auxiliaire du fluide de refroidissement ayant deux extrémités dont l'une débouche dans le circuit principal de refroidissement tandis que l'autre est raccordée soit 4 une alimentation de fluide de refroidissement autre que le circuit principal de refroidissement, soit à une installation d'épuration du fluide de refroidissement à travers laquelle ladite autre extrémité est raccordée au circuit principal de refroidissement Selon linventionX on prévoit donc un réacteur nucléaire comprenant un coeur de réacteur, un circuit principal de refroidis sement qui contient un fluide de refroidissement et comprend le coeur ainsi qu'un moyen d'échange de chaleur et un moyen assurant la circulation du fluide de refroidissement pouvant fonctionner pour faire circuler le fluide de refroidissement le long du circuit principal à travers le coeur et le moyen d'échange de chaleur, le réacteur comprenant aussi d'autres composants de réacteur qui demandent & entre refroidis et on a prévu un parcours subsidiaire de fluide de refroidissement qui comprend ives autres composants et dont une extrémité est raccordée audit circuit principal de refroidissement tandis que l'autre extrémité est raccordée soit à une source dudit fluide de refroidissement autre que le circuit principal de refroidissement, soit au circuit principal de refroidissement à travers une installation d'épuration du fluide de refroidissement. La nature de l'invention, qui vient d'être ainsi définie d'une façon générale, sera expliquée plus complètement ci-aprss au cours de la description de formes d'exécution préférées en référence au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une coupe verticale schématique à travers un coeur de réacteur nucléaire selon l'invention et à travers des écrans de coeur et un moyen pour renfermer ces écrans 3 la figure 2 est une représentation schématique d'un circuit principal de refroidissement et d'un parcours ssubsidiaire de refroi dissement du réacteur auquel se rapporte la figure 1 ; la figure 3 est une représentation -schématique, analogue à la figure 2, d'un circuit de ::rwSroidlssseve=t modifié selon une deuxième forme d'exécution de ltinvention g et la figure 4 est une représentation schématique, analogue aux figures 2 et 3j d'une autre variante de circuit de refroidissement selon une troisième forme d'exécution de leinvention. Comme représenté sur les figures 1 et 2 du dessin, un réacteur rapide refroidi par fluide, constituant une première forme d'exécution de l'invention, comprend un coeur 11 logé à l'intérieur d'un caisson sous pression 12 (dont on n'a représenté que les surfaces intérieures sur la figure 1). À l'intérieur du caisson 12, le coeur 11 est entouré par des écrans de coeur 13.Pour extraire la chaleur-dégagée dans le coeur 11, le caisson 12 est muni de passages d'arrivée 14 et de passages de départ 15 pour le fluide de refroidissement et des circulateurs 16 pour le fluide de refroidissement (voir la figure 2) font circuler de l'hélium sous pression à travers le coeur 11, comme indiqué sur la figure 1 par les flèches 17 et 18, ainsi qu'à travers des échangeurs de chaleur constitués par des - générateurs de vapeur 19 (voir la figure 2) dans lesquels de la chaleur enlevée du coeur par 11 hélium est prélevée de l'hélium pour produire de la vapeur. Non seulement le coeur 11 mais aussi les écrans de coeur 13 demandent à être refroidis et il serait avantageux de prélever une petite partie du débit dtarrivée du fluide de refroidissement indi qué par la floche 17 pour assurer le refroidissement requis des écrans 13.Cela n'est cependant pas directement acceptable si les écrans 13 contiennent du graphite qui serait explosé à l'hélium (ce qui n'est pas le cas du coeur 11) et ai (comme c'est le cas) l'hélium risque de contenir des traces appréciables d'eau (par exemple par suite d'une fuit. à des fissures de tubes dans les générateurs de vapeur 19), car l'eau contenue dans l'hélium serait susceptible de produire du méthane par corrosion radiolytique du graphite des écrans 13 et ce méthane, introduit éventuellement dans le courant principal d'hélium comme nouveau contaminant, serait inacceptable parce qu'il tendrait à produire une augmentation de la friction, par exemple dans les paliers du circulateur de fluide de refroidissement qui sont exposés à l'atmosphère d'hélium. Dans la forme d'exécution de lsinvention représentée sur les figures 1 et 2, on remédie à cette difficulté en refroidissant les écrans de coeur 13 par une petite fraction prélevée da débit principal du fluide de refroidissement, comme on le désire, mais seulement après avoir prévu que le débit prélevé est d'abord amené, avant d'être conduit aux écrans de coeur, à un degré de pureté convenable ment plus élevé que celui du débit principal.Un réacteur refroidi par gas est dans tous les cas normalement pourvu d'une installation d'épuration de gaz à laquelle une petite fraction du débit du fluide de refroidissement en circulation est continuellement envoyée pour l'enlèvement des contaminants avant son retour au débit principal et, dans la forme d'exécution de l'invention représentée aux figures i 1 et 2, me installation d'épuration de gaz 20, qui est prévue d'une manière conne pour ce but et qu'on a représentée schématiquement comme étant raccordée pour recevoir continuellement par une arrivée 21 une petite fraction du débit de fluide de refroidissement en circulation pour le coeur 11, est raccordée pour fournir du fluide de refroidissement purifié aux écrans de coeur 13. À cet effet, les écrans de coeur sont enfermés dans des enveloppe s ou un gainage 22 auquel le fluide de refroidissement purifié provenant de l'installation d'épuration 20 est envoyé par les conduits 23. et les enveloppes 22 présentent aussi des orifices de sortie 24 à travers lesquels le fluide de refroidissement purifié, provenant de l'installation d'épuration 20 et ayant passé sur les écrans de coeur 13 en y accomplissant l'action de refroidissement requise, s'échappe des enveloppes 22 pour rejoindre le débit principal de fluide de retroidissement en des points situés en aval du coeur 11. Comme on l'a décrit ci-dessus, l'installation d'épuration 20 des figures I et 2 est une installation d'éparation qui serait normalement prévue, que l'invention soit ou non applique e, mais on remarquera que, dans le cadre de l'invention, cette installation pourrait aussi bien entre une installation de traitement indépendante et additionnelle fonctionnant pour enlever des impuretés, telles que l'eau, qu'il convient dtemptcher de réagir avec les matières des écrans de coeur (ou évidemment avec les matières d'autres composants auxiliaires dont le refroidissement doit Titre effectué de façon analogue au moyen du prélèvement d'une petite fraction du débit de fluide de refroidissement). Le moyen décrit ci-dessus pour enlever d'abord, de la petite fraction prélevée du débit du fluide de refroidissement, les impuretés, qui autrement réagiraient avec les composants refroidis par cette petite fraction du débit pour fermer des produits par lesquels la contamination résultante du fluide de refroidissement dans ensemble, quand la petite fraction a rejoint le débit principal, serait indésirable, peut dans le cadre de la présente invention Stre remplacé, par un moyen de traitement du gaz prévu en aval des composants, sur lesquels se forment les produits indésirables de réaction, et peraettant d'enlever-les produits de réaction non désirés de la petite fraction dérivée du débit du fluide de de refroidissement avant que cette fraction reJoigne le débit principal. Ainsi, au lieu d'enlever l'eau du fluide de refroidisse- ment prélevé avant quelle puisse réagir sur le graphite des écrans de coeur pour produire da méthane, on peut, en appliquant l'invetw tion, prévoir un moyen qui enlève tout méthane du fluide de refroidissement dévié avant de permettre à ce fluide de rejoindre le débit principal du fluide de refroidissement.Une telle disposition modifiée est illustrée sur la figure 3 qui représente un circuit principal du fluide de refroidissement combiné avec un parcours subsidiaire du fluide de refroidissement s'effectuant pratiquement comme on l'a décrit en référence aux figures 1 et 2 sauf que, dans la disposition représentée sur la figure 3, l'extrémité d'entrée du parcours subsidiaire du fluide de refroi pissement qui est raccordée au circuit principal du fluide de refroidissement en un point en amont du coeur Il conduit directement aux écrans de coeur 13 sans enlèvement préalable de vapeur d'eau tandis que l'installation d'épuration 20 raccorde dans ce cas l'autre extrémité du parcours subsidiaire du fluide de refroidissement au circuit principal de refroidissement en un point de ce circuit qui se trouve en aval du coeur Il ; dans ce cas, ltinstallation d"épnra- tion 20, en plus de toutes autres fonctions particulières d'épuration, est conçue pour enlever le méthane formé par réaction de l'eau sur le graphite des écrans de coeur 13. Dans encore une autre forme d'application de l'invention, le fluide de refroidissement admis aux écrans de coeur et/ou à d'autres composants auxiliaires qui doivent aussi entre refroidis de façon analogue peut être prélevé non du débit principal de fluide de refroidissement mais d'une source indépendante.Comme le refroi pissement auxiliaire à accomplir de cette façon est très faible par comparaison avec l'effet de refroidissement du coeur à assurer par le débit principal du fluide de refroidissement, il peut se faire qu'on puisse l'effectuer au moyen du petit débit nécessaire, à partir d'une telle source indépendante, pour compenser les pertes inévita- bles et/5ou contr81Ees du fluide de refroidissement à partir du cir- cuit principal qui se présentent pendant le fonctionnement normal du réacteur.Une telle forme d'exécution de l'invention est repré sensée sur la figure 4, dans laquelle l'installation d'épuration 20 est prévue d'une manière connue mais non en association spécialement étroite avec le parcours subsidiaire du fluide de refroidissement et le parcours subîtdiaire du fluide de refroidissement (dont ltextre- mité de sortie est raccordée au circuit principal du fluide de refroidissement en un point de ce circuit situé en aval du coeur 11) a son extrémité d'entrée raccordée à une source da fluide de refroi dissement pur 25. ainsi les composants de réacteur qui sont refroidis dans le circuit subsidiaire de fluide de refroidissement reçoivent de la source 25 cette alimentation de fluide de refroidissement non contaminé qui passe ensuite du parcours subsidiaire du fluide de refroidissement dans le circuit principal de refroidissement pour compenser les pertes du fluide de refroidissement dues à des causes telles que des petites fuites représentées sur la figure 4 par une résistance de fuite 26. R E V E X D I a sffl I O X ss. 1. Réacteur nucléaire comprenant un coeur de réacteur, un circuit principal de refroidissement qui contient du fluide de refroidissement et qui comprend le coeur ainsi qu'un moyen d'échange de chaleur et un moyen agissant pour faire circuler le fluide de refroidissement le long du circuit principal à travers le coeur et à travers le moyen d'échange de chaleur, ce réacteur comprenant aussi d'autres composants de réacteur qui demandent à être refroidis, caractérisé par le fait qu'on a prévu un parcours subsidiaire du fluide de refroidissement qui comprend ces autres composants et dont une extrémité est raccordée audit circuit principal du fluide de refroidissement tandis que l'autre extrémité est raccordée soit à une alimentation dudit fluide de refroidissement autre que ledit circuit principal du fluide de refroidissement, soit au circuit principal du fluide de refroidissement à travers une installation d'épuration du fluide de refroidissement. 2. Réacteur nucléaire selon la revendication 1, dans lequel ladite extrémité du parcours subsidiaire de fluide de refroidisseiemt mentionnée en premier est raccordée au circuit principal du fluide de refroidissement en un point de ce circuit qui se trouve en aval du coeur de réacteur. 3. Réacteur nucléaire selon la revendication 2, dans lequel ladite autre extrémité du parcours subsidiaire du fluide de refroi dissement est raccordée, à travers ladite installation d'épuration du fluide de refroidissement,au circuit principal de fluide de refroidisssemente en un point de ce circuit qui se trouve en amont du coeur de réacteur. 4. Réacteur nucléaire selon la revendication il dans lequel ladite extrémité du parcours subsidiaire du fluide de refroidisaemest mentionnée en premier est raccordée au circuit principal du fluide de refroidissement en un ppint de ce circuit qui se trouve en amont du coeur de réacteur tandis que ladite autre extrémité du parcours subsidiaire du fluide de refroidissement est raccordée à travers ladite installation d'épuration de fluide de refroidissement au circuit principal de fluide de refroidissement en un ppint de ce circuit qui se trouve en aval du coeur du réacteur. 5. Réacteur nucléaire selon la revendication 3, dans lequel le coeur-de réacteur est exempt de graphite, lesdits autres COEpO- sants de réacteur comprenant du graphite, et ledit moyen d'échange de chaleur assurant l'échange de chaleur entre ledit fluide de refroidissement et de l'eau, caractérisé par le fait que l'instal- lation d'épuration est conçue pour enlever Liteau dudit fluide de refroidissement. 6. Recteur nucléaire selon la revendication 4, dans lequel le coeur de réacteur est exempt de graphite, lesdits autres compo- sants comprenant du graphite et ledit moyen d'échange de chaleur assurant un échange de chaleur eatre ledit fluide de refroidissement et de l'eau, caractérisé par le fait que l'installation d'uration est conçue pour enlever, dudit fluide de refroidissement, le méthane formé par réaction de l'eau sur ledit graphite. 7. Réacteur nucléaire selon la revendication 5, dans lequel lesdits autres composants de réacteur qui comprennent du graphite sont constitués au moins en partie par des écrans pour le rayonnement qui contiennent du graphite, caractérisé par le fait que le parcourus subsidiaire du fluide de refroidissement est délimité par un gainage enveloppant lesdits écrans pour le rayonnement.