Brevet FR2392533A1 — publié le 19781222

La présante invention a pour objet une unité de pompage électromagnétique pour hautes températures et immergeable. Plus précisement, l'invention concerne une unité de pompage électromagnétique a fluide conducteur plus particulièremuent destine a la anise en circulation de métaux alcalins fondus tels que notamment le métal liquide de refroidissement d'un réacteur nucléaire Plus précisément encore, cette invention concerne une unité de pompage électromagnétique du type dit a conduction c'est-à-dire une unité de pompage dans laquelle le fluide est mis en mouvement par li force électromagnétique produite par l'action conjuguée a travers le fluide d'un courant électrique et d une induction magnétique. . L'unité de pompage objet de la présente invention se caractérise en ce qu'elle comporte à l'intérieur d'une enceigte étanche traversée par un canal destiné a contenir. un fluide conductevr Ln un transformateur comportant un circuit primaire et au moins deux circwits secondaires, - au moins deux. circuits destinés chacune l'établissement dans une partie du canal d'une part, d'un courant électrique selon une première direction transversale par rapport audit canal et d'autre part d' une induction magnétique selon une deuxième direction transversale perpendiculaire à la première direc tion, chacun desdits circuits étant aliment par l'un de circuits secondaires dudit transformateur et comportant un noyau électromagnétique présentant une paire de pôles déli mitant un entrefer traversé par ledit canal un un enroulement d'excitation autour dudit noyau et deux électrodes situées sur des cotés opposés du canal et reliées électriquement en série audit enroulement, - des moyens d'alimentation du circuit primaire du transforma teur traversant ladite enceinte. L'unité de pompage telle que caractérisée ci-dessus, a notamment l'avantage : - de permettre d'atteindre des performances élevées grâce à l'association judicieuse dans une même enceinte d'au moins deux circuits d'induction d'une force électromagnétique, - de pouvoir être immergée dans le fluide à mettre en circula tion, ceci en toute sécurité grâce au nombre limité de tra versées à prévoir à travers l'enceinte et la possibilité de rendre ces dernières parfaitement étanches, - de permettre la-mise en circulation d'un fluide dont la température est élevée de l'ordre de 6000C, - de présenter, pour un agencement relatif approprié des circuits du transformateur et du canal, une structure simple et un faible encombrement. Selon une disposition avantageuse de l'invention, l'unite de pompage comporte en outre des moyens pour réaliser dans ladite ertce-nte uiie atmosphère d'un gaz thermiquement conducteur, de préférence d'helium. Cette disposition permet, grâce à l'établissement d'un échange thermique satisfaisant avec le fluide extérieur à l'enceinte dans lequel l'unité de pompage est immergée, un fonctionnement sûr et de longue durée de cette dernière pour la mise en circulation d'un fluide de température très élevée. Selon d'autres dispositions avantageuses de l'invention destinées à simplifier au maximum la structure de l'unité de pompage et à réduire de fagon notable son encombrement, lesdits circuits sont situés de part et d'autre du transformateur et ce dernier est agencé autour dudit canal coaxialement à ce dernier. Pour une unité de pompage conforme aux dispositionsprécitées, ladite enceinte se présente de préférence sous la forme d'un tube obturé à chacune de ses extrémités, ledit canal étant disposé le long de l'axe dudit tube et lesdits moyens pour alimenter le circuit primaire du transformateur et pour établir l'atmosphère de gaz inerte étant prévus à l'une des extrémités dudit tube. Selon une réalisation préférentielle de l'unité de pompage de l'invention, ledit enroulement d'excitation est en deux parties distinctes réalisées chacune autour d'un polie dudit noyau électromagnétique et reliées chacune àl'une des électrodes et à l'une des bornes de sortie du circuit secondaire du transformateur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront plus clairement au regard de la description qui suit d'un exemple de réalisation de l'unité de pompage selon l'invention pour la mise en circulation du sodium liquide de refroidissement d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides, cet exemple de réalisation étant donné à titre illustratif mais nullement limitatif. Cette description sera faite au regard de la figure schématique annexée sur laquelle on a représenté en perspective l'ensemble de l'unité de pompage de l'invention. Blen que la mise en oeuvre de l'unité de pompage de 1' invention ne se limite pas à la mise en circulation du métal liquide de refroidissement d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides, on peut noter que l'unité de pompage de l'invention est particulièrement adaptée à une telle mise en oeuvre, la température du sodium liquide pouvant atteindre 600 C. D'autre part, selon cet exemple de réalisation, l'unité de pompage comporte deux circuits d'induction d'une force électro- magnétique, mais il va de soi qu'une unité de-pompage selon l'invention peut comporter un nombre n de circuits d'induction supérieur à 2, les circuits étant judicieusement associés dans une enceinte à un transformateur comportant n circuits-secondaires. Dès à présent, on précise que compte tenu de la symétrie de l'unité de pompage par rapport au plan P, seule la partie gauche de l'unité a été représentée en totalité, les éléments constituant cette dernière se retrouvant a l'identique dans la partie droite. Au vu de la figure, on voit que l'unité de pompage selon l'invention comprend essentiellement, à l'intérieur d'une enceinte 2 se. présentant sous la forme d'un tube obturé à chacune de ses extrémités par des fonds Bombés 2a et 2b et traversée par un canal 4 destiné a contenir un fluide conducteur a mettre en circulation, un transformateur 6 et-deux circuits identiques A et B qui, placés symétriquement de part et d'autre du transformateur 6, sont chacun destinés à induire une force électromagnétique pour la mise en mouvement du fluide contenu dans le canal 4. On préciseque dans cet exemple de réalisation pour lequel le fluide conducteur est constitué par du sodium liquide, l'enceinte 2 et le canal 4 sont de préférence réalisés en un métal conducteur tel que l'acier inoxydable d'une conductivité nettement inférieure à celle du sodium. On voit au vu de la figure que le transformateur 6 comporte, à l'intérieur d'une enveloppe 6e en fer électrolytique, un enroulement primaire 6p et deux enroulements secondaires 6a et 6b, ces enroulements étant réalisés autour dudit canal 4 et l'enroulement primaire 6p étant alimenté par les cules électriques a conducteur central 8 et 10 traversant de façon étanche le fond bombé 2b de l'enceinte 2 (la nature desdits câbles 8 et 10 sera précisée ultérieurement > . On a représenté, sur la figure annexée, la composition du circuit A identique à celle du circuit B représenté partiellement sur cette figure. Ainsi, on soit que le circuit A comporte - une structure à noyau magnétique 12 en fer électrolytique présentant deux pièces polaires 12' et 12" délimitant entre elles un-entrefer à travers lequel passe le canal 4, - deux enroulements d'excitation 14' et 14" réalisés respecti vement autour des pièces polaires 12' et 12" et reliés chacun d'une part à l'une des extrémités de l'enroulement secondaire 6a du transformateur 6 et d'autre part à une électrode 16 fixée sur la paroi du canal 4. On précise qu'une électrode identique à l'électrode 16 est fixée sur la paroi opposée du canal 4. On peut noter que lesdits enroulements 14' et 14 " sont réalisés à partir d'un conducteur relativement épais, de préférence en cuivre ou en argent, pour 11 établissement d'un courant de forte intensité et des basse tension entre les électrodes, celles-ci étant également réalisées en cuivre ou en argent. .Par ailleurs, on remarque que le fond bombé 2b de l'enceinte 2 est pourvu de moyens 18 pour l'établissement à l'intérieur de ladite enceinte 2 d'une atmosphère de gaz con duçteur tel que de l'hélium. L'établissement 'd'une telle at mosphère d'hélium a l'avantage de permettre d'une part, un bon échange thermique avec le liquide externe a l'enceinte dans lequel cette dernière est immergée et d'autre part, des possi bilités de test d'étanchéité, une fois l'unité de pompage terminée, à l'aide par exemple d'un spectromètre à hélium. Par ailleurs, on remarque au vu de la figure que le canal 4 présente des extrémités 4t tubulaires et une partie médiane 4m applatie, cette dernière ayant une section transversale rectangulaire de façon à pouvoir etre commodément ajustée entre les pièces polaires 12' et 12" de la structure à noyau magnétique des circuits A et B, cette structure étant de préférence feuilletée. On précise que les cibles électriques à conducteur central 8 et 10 sont de préférence des câbles du type dit "pyroténax", ces câbles comportant une âme centrale en cuivre entourée de deux gaines en inox séparées par une couche de magnésie servant d'isolant thermique et électriqua. Le fonctionnement de l'unité de pompage de l'invention telle que décrite ci-dessus est le suivant. Lorsque l'enroulement primaire 6p du transformateur 6 est alimenté par l'intermédiaire des câbles 8 et 10, les circuits A et B assurent l'établissement dans le canal 4 d'une part, d'un courant alternatif entre les électrodes selon les directions xA et xB et d'autre part, d'un champ magnétique alternatif selon les directions YA et YB. Les courants électriques et les champs magnétiques ainsi établis par les circuits A et B mettent en circulation le fluide contenu dans le canal 4 selon la flèche F, le circuit B renforçant l'action du circuit A. REVENDTCATTONS 1. Unité de pompage, caractérisée en ce qu'elle comporte à l'intérieur d'une enceinte étanche traversée par un canal destiné à contenir un fluide conducteur - un transformateur comportant un circuit primaire et au moins deux circuits secondaires, - au moins deux circuits destinés chacun à lletablissement dans une partie du canal d'une part, d'un courant électrique selon une première direction transversale par rapport audit canal et d'autre part, d'une induction magnétique selon une deuxième direction transversale perpendiculaire à la première direction, chacun desdits circuits étant alimenté par l'un des circuits secondaires dudit transformateur et comportant un noyau électro magnétique présentant une paire de pales délimitant un entrefer traversé par ledit canal, un enroulement d'excitation autour dudit noyau et deux électrodes situées sur des côtés opposés du canal et reliées électriquement en série audit enroulement, - des moyens d'alimentation du circuit primaire du transformateur traversant ladite enceinte. 2. Unité de pompage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour établir dans ladite enceinte une atmosphère d'un gaz thermiquement conducteur. 3. Unité de pompage selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit gaz est de l'hélium. 4. Unité de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits circuits sont situés de part et d'autre dudit transformateur. 5. Unité de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit transformateur est agencé autour dudit canal coaxialement à ce dernier. 6. Unité de pompage selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que ladite enceinte se présente sous la forme d'un tube obturé à chacune de ses extrémités, en ce que ledit-canal est disposé le long de l'axe dudit tube et en ce que lesdits moyens pour alimenter le circuit primaire du transformateur et pour établir l'atmosphère de gaz inerte sont prévus à l'une des extrémités dudit tube. 7. Unité de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ledit enroulement d'excitation est en deux parties distinctes réalisées chacune autour d'un pôle dudit noyau électromagnétique et reliées chacune à l'une des électrodes et à l'une des bornes de sortie du circuit secondaire du transformateur.