Brevet FR2337409A1 — publié le 19770729

ta pLéser=c invaçion a pour objet une boîte eau pour générateur de vapeur de réacteur nucléaire. De façon plus précise, la présente invention concerne une boite à eau pour le raccordement d'un ensemble constitué par un générateur de vapeur vertical et une pompe verticale avec la cuve du réacteur nucléaire, cet ensemble constituant un circuit primaire de refroidissement dudit réacteur. Plus précisément encore, l'invention a pour objet une boîte à eau d'un type particulier, située à la partie inférieure d 'un générateur de vapeur à axe vertical, et dans le fond de laquelle débouche le rotor d'une pompe à axe vertical située dans le prolongement dudit générateur de vapeur, ladite boite à eau étant reliée à la cuve du réacteur nucléaire, du type à eau sous pression, par une canalisation d'arrivée et par une canalisation de sortie. Un premier but de l'invention est de permettre un démontage aisé de la pompe sur la boîte à eau. Un deuxième but essentiel de l'invention est de permettre un démontage aisé de la pompe sans perte d'eau sensible dans le circuit primaire de refroidissement du réacteur et en particulier sans qu'il soit nécessaire de procéder au préalable à la vidange de l'eau contenue dans le générateur de vapeur. Un troisième but de l'invention est de permettre de diminuer le temps d'intervention nécessité par le démontage d'une pompe primaire pour procéder à son entretien ou à sa réparation. Un autre but de l'invention est de permettre un démontage plus sûr d'une pompe primaire dans la mesure ou ce deontage n'implique pas la vidange du générateur de vapeur et donc le stockage délicat d'un volume important d'eau de refroidissement qui a été en contact avec les assemblages combustibles du coeur du réacteur nucléaire. On comprendra mieux le problème posé et les avantages de la présente invention en se reportant à la figure 1 annexée qui représente en coupe verticale un exemple de réacteur nu cléaire à eau sous pression et sur laquelle on a illustré un seul circuit primaire. Sur cette figure 1, on a représenté la cuve 2 du réacteur fermée par un couvercle 4, et contenant ie coeur 6 du réacteur supporté par l'intermédiaire de la virole de coeur 8. On y a représenté également une boucle du circuit ptimair2 de refroidissement comportant un générateur de vapeur 10 vertical comportant une boite à eau 12, sur laquelle est fixée une pompe 14 à axe vertical située dans le prolongement du générateur 10, et dont le rotor 16 pénètre dans la partie inférieure de la boite à eau 12 par l'orifice 18 ménagé dans le fond de ladite boite à eau, la paroi supérieure de la boîte à eau étant constituée par la plaque à tubes 20 du générateur 10.L'eau de refroidissement arrive par la conduite d'entrée 22 jusqu'au générateur 10 d'od elle sort dans la boite à eau Elle traverse le rotor 16 de la pompe et retourne vers la cuve 2 du réacteur par la conduite de sortie 24. Les conduites 22 et 24 sont concentriques. On comprend bien que lorsqu'on démonte la pompe 14, l'orifice 18 est béant, et l'eau contenue dans le générateur 10 et dans la partie supérieure de la cuve s'écoule. Pour éviter cela, il est nécessaire de vidanger au préalable une partie du circuit d'eau. La présente invention a précIsément pour objet une boite à eau perfectionnée qui permet d'éviter ce risque d'écoulement d'eau, et donc d'éviter la vidange. La présente invention concerne une boîte à eau de raccordement entre d'une part un générateur de vapeur pour réacteur nucléaire qui est à axe vertical et qui comporte à son extrémité inférieure une plaque à tubes et qui est situé au-dessus de ladite boîte à eau et une pompe qui est à axe vertical qui est disposée dans le prolongement dudit générateur de vapeur, et qui comporte un rotor pénétrant dans le fond de ladite boite à eau, et d'autre part une conduite d'entrée d'eau provenant de la cuve dudit réacteur nucléaire et une conduite de sortie de l'eau vers ladit cuve, caractérisée en ce que ladite boîte à eau comprend une paroi externe raccordée à 5d partie supérieure à la plaque à tubes dudit générateur de telle façon que ladite plaque constitue la paroi supérieure de ladite boite à eau, ladite paroi extérieure étant munie d'un fond dans lequel est ménagé un orifice pour le passage dudit rotor de ladite pompe, et d'au moins une ouverture pour le passage desdites conduites, et à l'intérieur de ladite paroi c;xt.rn,-une pirole cylindrique prolongeant ledit orifice et dans laquelle pénètre ledit rotor et comportant une extrémité de sortie tournée vers ledit orifice et une extrémité d'entrée, un premier ensemble de cloisons pour raccorder ladite conduite d'entrée à la partie de la plaque à tubes ot débouchent les entrées des tubes dudit générateur de vapeur et un deuxième ensemble de cloisons pour raccorder la portion de plaque à tubes ou débouchent les sorties des tubes dudit générateur de vapeur à l'extrémité d'entrée de ladite virole cylindrique, une partie dudit deuxième ensemble constituant un premier siphon et un troisième ensemble de cloisons pour raccorder l'extrémite de sortie de ladite virole cylindrique à ladite conduite de sortie, une partie dudit troisième ensemble constituant un deuxième siphon. Selon un premier mode de réalisation, la boite à eau comprend intérieurement une première virole de révolution ayant même axe que la pompe et prolongeant l'orifice ménagé dans le fond de ladite boite à eau, pour permettre l'introduction du rotor de ladite pompe et ouverte à sa partie supérieure, un deuxième virole de révolution ayant même axe que la première virole ouverte à sa partie supérieure, et entourant entièrement ladite première virole, et une troisième virole-excentree par rapport aux deux premières viroles et fermée à sa partie supérieure par une partie bombée, ladite troisième virole étant partiellement raccordée à ladite deuxième virole par sa partie bombée de telle façon que son bord libre inférieur ménage avec la deuxième virole un passage entre l'intérieur de la deuxième virole et le reste de ladite boîte à eau, la deuxième et la troisième viroles constituant le premier siphon, la première et la deuxième viroles constituant le deuxième siphon. Selon un deuxième mode de réalisation, la boite à eau comprend entre autres à l'intérieur de la paroi externe cinq viroles concentriques admettant comme axe vertical l'axe de la pompe, la première virole, de plus faible diamètre prolongeant l'orifice ménagé dans le fond de ladite boite à eau, et chaque virole comportant un bord supérieur et un bord inférieur, les bords supérieurs de la première et de la troisième viroles étant raccordés entre eux par une tle en forme de demi-tore, les bords inférieurs des troisième et cinquième viroles étant raccordés entre eux par une tôle en forme de demi-tore, et le bord inférieur de la deuxième virole étant raccordé au fond de ladite boite à eau, le bord supérieur de la quatrième virole étant muni d'une calotte obturant ainsi ladite virole à sa partie supérieure, les première, deuxième et troisième viroles constituant le premier siphon, les troisième, quatrième et cinquième viroles constituant le deuxième siphon. Selon un troisième mode de réalisation, la boîte à eau comprend entre autres à l'intérieur de la paroi externe cinq viroles concentriques admettant comme axe vertical l'axe de la pompe, la première virole, de plus faible diamètre, prolongeant l'orifice ménagé dans le fond de ladite boite à eau, et chaque virole comportant un bord supérieur et un bord inférieur, les bords inférieurs des première et troisième viroles étant raccordés entre eux par une tôle en forme de demi-tore, les bords supérieurs des troisième et cinquième viroles étant raccordés entre eux par une tôle en forme de demi-tore, la quatrième virole étant raccordée par son bord inférieur au fond de ladite boite à eau, le bord supérieur de la deuxième virole étant muni d'une calotte obturant ainsi ladite virole à sa partie supérieure, les troi sième, quatrième et cinquième viroles constituant le premier siphon, les première, deuxième et troisième viroles constituant le deuxième siphon. De toutes façons, l'invention sera mieux comprise a la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exempies non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles on a représenté - sur la figure 1, déjà décrite, une coupe verticale schématique d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, montrant une boîte à eau selon l'art antérieur, - sur les figures 2, 3, 4 et 5, des vues en coupe verticale de quatre modes de réalisation de la boîte à eau selon l'invention, dans le cas où les tubes du générateur de vapeur sont en U, - sur ia figure 6, une vue en coupe verticale d'un mode de réalisation de la boite à eau selon llinven- tion, dans le cas oa les tubes du générateur de vapeur sont en chignon. Sur la figure 2, on a représenté un premier mode de réalisation de la boite à eau 12. Dans ce mode de réalisation lloriflce 18 se prolonge à l'intérieur de la boite à eau par une virole 30 ayant même axe XX que le rotor 16 de la pompe 14 et qui va en diminuant de diamètre vers le haut. On trouve une deuxième virole cylindrique 32 concentrique à la virole 30 qui comporte une partie 34 qui entoure la virole 30 et une partie 36 qui forme une jupe de raccordement entre la partie 34 et la partie supérieure de la boîte à eau. Entre ces deux viroles on trouve un passage annulaire 38. Une troisième virole 40 en forme de cloche renversée est excentrée par rapport à ia virole 34. Sur une partie de sabase, la virole 40 comporte un bord libre 42 qui ménage un passage 44. La partie supérieure bombée 46 de cette virole se raccorde au bord supérieur 50 de la virole 34 sur une partie de celle-ci de telle façon qu'on ait une communication entre le passage 44 et l'intérieur 52 de la virole 34. Enfin, une cloison verticale 54 sépare en deux la portion de la boîte à eau située à l'extérieur des viroles 32 et 40. La jupe 36 est munie d'un orifice 56 auquel est raccordée de façon étanche l'extrémité libre du tube 22. La circulation du liquide primaire est représentée par des flèches, et elle se comprend aisément. Le liquide pénètre par le tube 22 dans la partie de droite 60 de la boîte à eau, circule dans les tubes 62 du générateur de vapeur 10 pour sortir de ltechangeur dans la partie de gauche 63 de la boîte à eau. Elle pénètre ensuite dans la virole 40 par le passage 44. Après être passée dans les pales du rotor de la pompe, elle retourne par la conduite coaxiale 24 vers la cuve 2. Cette disposition particulière permet d'enlever la pompe sans perte notable de liquide dans le circuit de refroidissement et en particulier dans le générateur de vapeur. On voit bien, en effet, en se reportant à la figure 1, que si on enlève la pompe 16 on crée à la partie inférieure de la boite à eau un trou béant constitué par l'orifice 18. Par ce trou, on aura une vidange du liquide contenu dans les générateurs de vapeur, et dans la partie supérieure de la cuve. Cela présente de nombreux inconvénients en particulier celui d'obliger à stocker toute cette quantité d'eau qui a été en contact avec les assemblages combustibles. Avec la structure représentée sur la figure 2, un tel inconvénient disparaît. En effet, après l'enlèvement de la pompe, le liquide se stabilise au niveau représenté en trait mixte et référencé I. En effet, à ce niveau la colonne d'eau contenue dans le générateur de vapeur est équilibrée par la pression atmosphérique qui règne à la partie supérieure de la virole 40.0n voit donc que seul un très petit volume de liquide devra être purgé avant d'enlever la pompe. On trouve bien dans cette structure la virole cylindrique 34 prolongeant l'orifice 18. L'extrémité de sortie de cette virole (en-dessous du rotor 16) est raccordée à la conduite 24 par un siphon défini par la forme de la jupe 36. L'extrémité d'entrée de cette virole (au-dessus du rotor) est raccordée à la sortie du générateur de vapeur par un siphon défini par la virole 40, la calotte 46 et la virole 34. La droite I représente le niveau de l'eau après démontage. Sur la figure 3, on a représenté une première variante de réalisation de la boite à eau. La conduite d'entrée 22 est prolongée dans la boite à eau 12 par une tuyauterie 100 raccordée à un divergent 102. Le divergent 102 débouche dans une enceinte 104 limitée par la tôlerie 106 raccordant la tuyauterie 100 à l'entrée des tubes 62 du générateur. La boîte à eau est complétée par des cloisons internes comprenant un ensemble de viroles de révolution autour de l'axe XX' de la pompe 14. On trouve cinq viroles concentriques référencées 110 112, 114, 116 et 118 Lorsqu'on part de l'axe XX et qu'on va vers la périphérie de la boite à eau. Le bord inférieur de la première virole 110 est raccordé par un demi-tore 120 à la troisième virole L14. De même, le bord supérieur da la troisième virole 114 est raccordé par un demi tor 1 J2 à la cinquième virole 118. La quatrième virole 116 est, elle, raccordée par son bord inférieur au fond i24 de la boîte à eau. Quant à la deuxième virol 112, elle est munie d'une calotte 126 fixée sur son rebord supérieur, l'ensemble de la calotte 126 et de la virole 1i2 entourant le bord supérieur de la virole 110 qui est libre. Enfin, on trouve une cloison 130 gui raccorde le bord inférieur de la virole 118 à la conduite de sortie 24. La cloison 130 est bien sûr munie d'un orifice 132 pour permettre le passage de la tuyauterie 100. La calotte 126 peut être avantageusement munie intérieurement d'une tôle préformé 127 assurant le guidage du liquide vers l'inté- rieur de la virole cylindrique 110. On voiL donc que l'eau arrivant par les sorties des tubas 62 du générateur de vapeur se présente à l'entrée du rotor 16 de la pompe en passant par le siphon défini par les viroles 110, 112 et 114 par le demi-tore 120 et par une fraction de la calotte 126. De même, après son passage dans le rotor 16, l'eau retourne vers la canalisation de sortie 24 à travers un deuxième siphon constitué par les viroles 114, 116 et 118 et par le demi-tore 122, l'eau étant guidée entre la sortie dudit siphon et la canalisation 24 par la plaque 130. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4, l'ensemble des viroles 110, 112, 114, 116 et 118 est identique à celui qui est représenté sur la figure 3. Cette variante diffère de celle qui est représentée sur la figure 3 simplement par les cloisons qui guident l'eau depuis la canalisation d'entrée 22 jusqu'à l'entrée des tubes du générateur de vapeur. Ce guidage est assuré par une plaque 140 qui divise en deux compartiments distincts l'intérieur de la boîte à eau 12. Cette plaque est raccordée d'une part à la plaque à tubes 20 selon son diamètre qui sépare les raccordements d'entrée des tubes 62 des raccordements de sortie de ces mêmes tubes 62. Par ailleurs, la plaque 140 est fixée partiellement sur la virole 114 et partiellement sur la paroi verticale de la boîte à eau. On a représenté par la droite en traits pleins III le niveau de l'eau dans les siphons après le retrait de la pompe hors de la boite à eau. Sur la figure 5, on a représenté une variante de réalisation sensiblement équivalente à celle qui est représentée sur la figure 4, mais dans laquelle on a permuté la position des deux siphons. On retrouve toujours les viroles concentriques cylindriques 110, 112, 114, 116 et 118. Cependant, dans ce cas, c'est le bord supérieur de la virole 110 qui est raccordé au bord supérieur de la virole 114 par un demi-tore 120' et cette même virole 114 est raccordée à la virole 116 par un deuxième demi-tore 122'. Quant à la virole 116, elle est raccordée par son rebord supérieur à une calotte 126' sensiblement identique à la calotte 126. L'ensemble des viroles 110, 112 et 114 et du demi-tore 120' définit le siphon de raccordement entre la sortie de la pompe et la canalisation de sortie 24, tandis que les viroles 114, 116 et 118 définissent le deuxième siphon de raccordement de la sortie du générateur de vapeur à l'entrée de la pompe.L'intérieur de la boite à eau 12 est également séparé en deux par une plaque 140' jouant exactement le même rôle que la plaque 140 mais celle-ci est raccordée au rebord supérieur de la virole 118. La variante de réalisation représentée sur la figure 6 est sensiblement équivalente à celle qui est représentée sur la figure 5. Toutefois, dans ce mode de réalisation, les générateurs de vapeur sont du type dans lesquels les tubes sont disposés en chignon, c'est-à-dire que l'entrée des tubes est située dans une couronne externe 150 de la plaque à tubes 20 alors que les sorties de ces mêmes tubes 62 sont situées à l'intérieur d'un cercle central 152 de la plaque à tubes 20. Les viroles 110, 112, 114, 116 et 118 définissant les deux siphons sont rigoureusement identiques à celles qui sont représentées sur la figure 5. Cependant, la différence réside bien entendu, dans la façon dont on relie la canalisation d'entrée 22 à l'entree du générateur de vapeur et dans la façon dont on relie la sortie du générateur de vapeur à l'entrée du premier siphon. La plaque à tubes 20 est munie sur sa face inférieure d'une colierette 154 qui sépare la zone annulaire od sont implantées les entrées des tubes 62 de la zone circulaire où sont implantées les sorties de ces mêmes tubes. La collerette 154 est prolongée par une virole cylindrique 156 d'axe XX' qui est raccordée à son extrémité inférieure par une virole tronconique 158 au bord supérieur de la virole 118. On comprend bien que l'eau sortant de la conduite 22 est ainsi dirigée vers les entrées des tubes 62 et que, au contraire, l'eau sortant de ces mêmes tubes 62 est dirigée vers l'entrée du premier siphon. On a représenté par la ligne en trait continu V, le niveau de l'eau après le retrait de la pompe. Ce mode de réalisation présente l'intérêt suivant toutes les cloisons utilisées sont de révolution autour de l'axe XX' commun à la pompe et au générateur de vapeur. REVENDICATIONS 1. Boîte à eau de raccordement entre d'une part un générateur de vapeur pour réacteur nucléaire qui est à axe vertical et qui comporte à son extrémité inférieure une plaque à tubes et qui est situé au-dessus de ladite boîte à eau et une pompe qui est à axe vertical qui est disposée dans le prolongement dudit générateur de vapeur, et qui comporte un rotor pénétrant dans le fond de ladite boîte à eau, et d'autre part une conduite d'entrée d'eau provenant de la cuve dudit réacteur nucléaire et une conduite de sortie de l'eau vers ladite cuve, caractérisée en ce que ladite boite à eau comprend une paroi externe raccordée à sa partie supérieure à la plaque à tube dudit générateur de telle façon que ladite plaque constitue la paroi supérieure de ladite boite à eau, ladite paroi extérieure étant munie d > un fond dans lequel est ménagé un orifice pour le passage dudit rotor de ladite pompe, et d'au moins une ouverture pour le passage desdites conduites, et à l'intérieur de ladite paroi externe une virole cylindrique prolongeant ledit orifice et dans laquelle pénètre ledit rotor et comportant une extrémité de sortie tournée vers ledit orifice et une extrémité d'entrée, un premier ensemble de cloisons pour raccorder ladite conduite d'entrée à la partie de la plaque à tubes ou débouchent les entrées des tubes dudit générateur de vapeur et un deuxième ensemble de cloisons pour raccorder la portion de plaque à tubes où débouchent les sorties des tubes dudit générateur de vapeur à l'extrémité d'entrée de ladite virole cylindrique, une partie dudit deuxième ensemble constituant un premier siphon, et un troisième ensemble de cloisons pour raccorder l'extrémité de sortie de ladite virole cylindrique à ladite conduite de sortie, une partie dudit troisième ensemble constituant un deuxième siphon. 2. Boite à eau, selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend intérieurement une première virole de révolution ayant même axe que la pompe et prolongeant un orifice ménagé dans le fond de ladite boîte à eau, pour permettre l'introduction du rotor de ladite pompe et ouverte à sa partie supérieure, une deuxième virole de révolution ayant même axe que la première virole ouverte à sa partie supérieure, et entourant entièrement ladite première virole, et une troisième virole excentrée par rapport aux deux premières viroles et fermée à sa partie supérieure par une partie bombée, ladite troisième virole étant partiellement raccordée à ladite deuxième virole par sa partie bombée de telle façon que son bord libre inférieur ménage avec la deuxième virole un passage entre l'intérieur de la deuxième virole et le reste de ladite bote à eau, la deuxième et la troisième viroles constituant le premier siphon, la première et la deuxième viroles constituant le deuxième siphon. 3. Bote à eau, selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend entre autres à l'intérieur de la paroi externe cinq viroles concentriques admettant comme axe vertical l'axe de la pompe, la première virole, de plus faible diamètre, prolongeant l'orifice ménagé dans le fond de ladite boite à eau, et chaque virole comportant un bord supérieur et un bord inférieur, les bords supérieurs de la première et de la troisième viroles étant raccordés entre eux par une tôle en forme de demi-tore, les bords inférieurs des troisième et cinquième viroles étant raccordés entre eux par une tôle en forme de demi-tore, et le bord inférieur de la deuxième virole étant raccordé au fond de ladite boîte à eau, le bord supérieur de la qt rièmsvirole étant muni d'une calotte obturant ainsi ladite virole à sa partie supérieure, les première, deuxième et troisième viroles constituant le premier siphon, les troisième, quatrième et cinquième viroles constituant le deuxième siphon. 4. Boîte à eau selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend entre autres à l'intérieur de la paroi externe cinq viroles concentriques admettant comme axe vertical l'axe de la pompe, la première virole, de plus faible diamètre, prolongeant Orifice ménagé dans le fond de ladite boîte à eau, et chaque virole comportant un bord supérieur et un bord inférieur, les bords inférieurs des première et troisième viroles étant raccordés entre eux par une tôle en forme de demi-tore, les bords supérieurs des troisième et cinquième viroles étant raccordés entre eux par une tôle en forme de demi-tore, la quatrième virole etant raccordée par son bord inférieur au fond de ladite boîte à eau, le bord supérieur de la deuxième virole étant muni d'une calotte obturant ainsi ladite virole à sa partie supérieure, les troisième, quatrième et cinquième viroles constituant le premier siphon, les première, deuxième et troisième viroles constituant le deuxième siphon. 5. Boîte à eau selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 4, caractérisée en ce que les conduites d'entrée et de sortie sont coaxiales, la sortie se faisant par l'espace annulaire limité par lesdites conduites.