Brevet FR2371682A1 — publié le 19780616

La présente invention est relative à de tels moyens trouvant application dans les condenseurs à surface du type de ceux qui comportent un compartiment de condensation de vapeur délimité, entre une bote d'entrée et -une boite de sortie de liquide de refrol- dissement, par des plaques tubulaires dans lesquelles sont mandrinés des tubes parcourus par ce liquide de refroidissement circulant de la.boSte d'entrée ver la boîte de sortie, les fuites éventuelles consistant en une infiltration du liquide de refroidissement, à I'interi-eur-du compartiment de condensation, au niveau des jonctions tubes-plaques tubulaires. Dans les condenseurs, et notamment dans les condenseurs à refroidissement par eau utilisés pour les centrales thermiques à combustible fossile ou nucléaire, on constate en cours de fonctionnement, un certain nombre de fuites d'eau de refroidisse- ment au niveau des mandrinages des tubes-sur-les plaques tubulaires. Il est à craindre que, selon la qualité de liteau de refroidissement, -toujours plus ou moins chargée en-sels minéraux, et ce dans un ordre croissant, selon-qu'il s'agit d'une eau de rivière, d'une eau provenant d'une tour de réfrigération humide,d'une eau saumatre ou d'eau de mer, ces sels minéraux, introduits dans le circuit primaire par les fuites, ne viennent détériorer des parties essentielles de la centrale thermique. Il a déjà été proposé, en vue de déceler, de façon précoce, des fuites d'eau de refroidissement vers le compartiment de conden satin, un dispositif dit de "double plaque tubulaire" dont la construction repose sur le principe qui consiste à doubler les plaques tubulaires de manière à définir entre chaque paire de plaques un compartiment "tampon" étanche séparant chacun,du compartiment de condensation, une des boites du liquide de refroidissement, ces compartiments tampon étant remplis d'eau déminéralisée, en pression ou en dépression, circulant e circuit fermé. Si ce dispositif connupermet effectivement de détecter l'existence de fuites d'eau de refroidissement vers le compartiment de condensation et de maintenir le condenseur en service malgré une fuite en attendant éventuellement que la fuite soit devenue suffisamment importante pour être localisée et réparée, il présente cependant plusieurs graves inconvénients inhérents à sa conception. En premier lieu, la structure de ce dispositif connu oblige à ménager entre les deux plaques tubulaires d'une même paire un écartement strictement constant en vue d'assurer au mandrinage des tubes dans la plaque tubulaire intérieure une-position correcte, les difficultés pour réaliser ce mandpinage s'avérant d'ailleurs très nombreuses. Il apparaît ensuite que les deux mandrinages voisins sur chaque tube conduisent, par suite des déformations des plaques, à des efforts importants pouvant meme occasionner la rupture de tubes. De plus, si la structure du dispositif connu lui permet de pallier aux conséquences de fuites d'eau au niveau du mandrinage des tubes sur la plaque tubulaire externe, elle ne lui permet pasd'éviter les effets d'éventuelles fuites au niveau de la plaque tubulaire interne, lesquelles opèrent une érosion de l'orifice de la plaque et sont la plupart du temps impossibles ou très difficiles à localiser. Enfin la constitution d'un tel condenseur conduit à un sup plément de prix important, de l'ordre de 7%, du fait de la longueur de tube perdue pour la condensation, des plaques tubulaires supplémentaires et du surcroît de main-d'oeuvre de mandrinage. L'invention a pour but de fournir des moyens apportant tous les avantages des dispositifs connus, et permettant notamment la détection de l'existence de fuites d'eau, et le maintien en service du condenseur jusqu'à localisation et réparation de ces fuites, mais sans présenter les inconvénients cités précédemment. le procédé, objet de l'invention, consiste essentiellement à forcer une partie de la vapeur du compartiment de condensation à suivre la face interne de la plaque tubulaire dont on craint les fuites, à canaliser le produit qui résulte de l'entraînement par le condensat de cette partie de la vapeur sur la plaque tubulaire, du liquide de refroidissement ayant éventuellement filtré à l'intérieur du compartiment de condensation, à recueillir ce produit et à l'analyser, par toute méthode appropriée, en vue d'y déterminer une éventuelle présence de liquide de refroidissement. Le dispositif, objet de l'invention, comprenant de façon connue une conduite prévue dans le compartiment de condensation, au voisinage de la partie inférieure de la plaque tubulaire dont on craint les fuites, -pour la récupération d'un produit contenant éventuellement du liquide de refroidissement, et pour le transfert de ce produit vers un appareillage d'analyse, est caractérisé en cequ'il comprend en outre un écran disposé à l'intérieur du compartiment de -condensation face à la plaque tubulaire dont on craint les fuites de façon à ménager entre cette plaque et lui un espace, dans lequel une partie de la vapeur est forcée à suivre la face interne de la plaque tubulaire, à l'intérieur duquel est retenu ce produit, qui résulte de l'entraînement, par le condensat de cette partie de la vapeur sur la plaque tubulaire du liquide de refroidissement provenant de fuites éventuelles, et à la base duquel prend naissance la conduite de récupération et de transfert, cet écran étant percé d'orifices permettant le passage des tubes sans imposer la contrainte d'être le siège d'une liaison étanche écrantube, et au moins une ouverture étant prévue au voisinage de la partie supérieure de cet écran pour l'admission de la partie de vapeur à condenser dans ledit espace Un mode particulier de réalisation de l'invention sera décrit ci-après en référence au dessin annexé sur lequel la figure 1 est une vue en coupe schématique partielle d'un condenseur utilisant le dispositif connu de "double plaque tubulaire". La figure 2 est une vue en coupe schématique partielle d'un condenseur utilisant l'enseignement de la présente invention. Sur les figures 1 et 2 sont représentées les extrémités 1 d'un condenseur comportant un compartiment de condensation de vapeur 2 délimité entre deux boîtes de liquide de refroidissement, dont seule la boite d'entrée 3 est visible. La cloison séparant le compartiment de condensation 2 de chacune des boites, et par exemple de la boîte d'entrée 3, comprend une plaque tubulaire 4 dans laquelle sont mandrinés des tubes 5 parcourus par le liquide de refroidissement circulant de la boite d'entrée 3 vers la boîte de sortie (non représentée). Dans des condenseurs de ce type, une infiltration du liquide de refroidissement à l'intérieur du compartiment de condensation est à craindre au niveau des jonctions6 tubes-plaques tubulaires. La solution proposée dans l'art antérieur pour détecter ce phénomène et en éviter les effets néfastes (figure 1) consiste à prévoir, en plus de la plaque tubulaire normale 4 une seconde plaque tubulaire 4a disposée à distance de la plaque 4, et dans laquelle sont également mandrinés les tubes. La plaque 4a est comme la plaque 4 montée avec une étanchéité dans le corps du condenseur. Entre les plaques tubulaires 4 et 4a est réservé un compartiment tampon étanche 7 dans lequel on fait circuler, en circuit fermé, de l'eau déminéralisée, à l'aide d'une pompe 8. Une conduite de récupération et de transfert 9 dirige l'eau déminéralisée ayant traversé le compartiment étanche 7, et donc éventuellement chargée, en cas de fuites, de sels minéraux provenuant de l'eau de refroidissement, vers un conductivimètre 10 dont l'indication permet de déterminer la présence et l'importance éventuelles de ces fuites. La figure 2, sur laquelle les éléments homologues à ceux de la figure 1 portent les mêmes indices qu'eux, représente un dispositif mettant en oeuvre le procédé de l'invention. Ce procédé consiste essentiellement à forcer une partie de la vapeur du compartiment de condensation à suivre la face interne 4i de la plaque tubulaire 4 dont on craint les fuites, et à canaliser et à recueillir le produit qui résulte de l'entraînement, par le condensat de vapeur se formant sur la face interne 4i, du liquide de de refroidissement ayant éventuellement filtré à l'intérieur du compartiment de condensation. Ce produit recueilli est ensuite analysé par toute méthode appropriée, par exemple par une mesure de conductivité, en vue d'y déterminer une éventuelle présence de liquide de refroidissement. Dans le cas où le produit recueilli ne contient pas de ce liquide de refroidissement et est par conséquent constitué uniquement par le condensat de vapeur du circuit primaire du condenseur, il peut être recyclé. Un dispositif simple, efficace et peu coûteux mettant en oeuvre le procédé de l'invention est essentiellement constitué par un écran 11, monté dans lecorps du condenseur, à proximité de la plaque tubulaire 4, de préférence avec étanchéité à l'exception de sa partie supérieure lla au voisinage de laquelle est ménagée au moins une ouverture 0, de sorte que la portion des tubes 5 dans l'espace 12 compris entre la plaque tubulaire 4 et l'écran il concoure à la condensation(contrairement au cas du dispositif connu).ta distance entre la plaque tubulaire 4 et l'écran peut être réduite à environ 50 mm. L'écran 11 présente évidemment des orifices 17 permettant le passage des tubes 5; mais alors que les tubes 5 devaient ê- tre mandrinés dans la plaque supplémentaire 4a du dispositif connu (fig.1), l'écran de l'invention autorise un faible jeu des tubes 5 dans les orifices 17 et dispense de la contrainte d'un mandrinage et à fortiori d'une soudure de ces tubes 5 sur la plaque 4. De plus, les tubes n'étant pas mandrinés dans cet écran 11, celui-ci peut être réalisé dans une plaque mince comparable aux plaques supports intermédiaires normales d'un condenseur, alors que dans la solution de l'art antérieur, les plaques 4a doivent être de la même épaisseur que les plaques tubulaires nDrmales 4. ta condensation, sur la face 4i de la plaque tubulaire 4, de la vapeur appelée dans l'espace 12 "lave" cette face 4i et entraîne toute fuite d'eau de refroidissement provenant de la boîte d'eau 3. Be produit résultant de cet entraînement est collecté par la conduite 9 dans un ballon 14. Une pompe permet de renvoyer ce produit, après passage dans un conductivimètre 10, vers une vanne trois voies 15. Cette vanne, commandée par le conductivimètre, retourne le produit recueilli vers la boche 16 du circuit primaire du condenseur lorsque le conductivimètre a assimilé ce produit au liquide primaire du condenseur, ou rejette ce produit vers l'égoût dans le cas contraire,-ctest-à-dire en cas de fuite. Comme il est dit précédemment, un certain jeu est tolérable entre les orifices 13 et les tubes 5. Ce jeu peut être de l'or- dre de celui qui existe entre les tubes 5 et les plaques-supports intermédiaires(non représentées)utilisées couramment dans les condenseurs pour maintenir les tubes 5 en évitant leur trop grande portée, et donc, une trop grande flèche. En effet, l'alimentation en vapeur de l'espace 12 se fait nécessairement avec une légère perte de charge qui met cet espace en légère dépression par rapport au reste du condenseur; les interstices autorisés entre les orifices 13 et les tubes 5 sont donc également en dépression, ce qui limite encore le risque, déjà très faible, de passage d'eau minéralisée dans la bâche 16. il faut remarquer que le dispositif de l'invention ne peut pas être assimilé à une simple gouttière disposée à la partie inférieure de la plaque tubulaire 4, une telle gouttière ne pouvant, à elle seule, mettre en oeuvre le procédé de l'invention. L'une des raisons principales en est que les tubes 5 sont généralement montés avec une légère pente dans les condenseurs et que les gouttelettes de liquide de refroidissement qui perleraient au niveau des jonctions tubes-plaques tubulaires suivraient la pente des tubes et finiraient par tomber dans la bâche 16. En outre une telle gouttière ne pourrait canaliser une partie de la vapeur le long de la plaque 4. il apparait particulièrement avantageux que l'écran 11 soit de dimensions suffisantes pour être traversé par latotalité des tubes 5. L'ouverture ou les ouvertures 0 peuvent prendre la forme de chicanes, l'écran 11 étant par exemple crénelé à sa partie supérieure lia. La construction du dispositif de l'invention est simple, l'écran n'étant pas différent d'une plaque support ordinaire (non représentée). Aucune détérioration des tubes 5 par des contraintes dues à des mandrinages rapprochés n'est à craindre. La pompe 8 qui n'a à reprendre qu'environ 1% du débit d'eau condensée ne crée pas de contrainte d'exploitation notable. Du fait que la dilution du liquide de refroidissement éven tuentenu, retenu, dans la présente invention, dans le condensat de vapeur est inférieure à celle du liquide de refroidissement dans l'eau du compartiment tampon 7 du dispositif connu, l'invention permet la détection de fuites plus faibles. Enfin, la simplicité du dispositif jpinte au fait qutil n'y a pas de surface perdue pour la condensation en marche normale fait que le supplément de prix du dispositif est notablement moins élevé que celui du dispositif à double plaque tubulaire. Le dispositif ci-dessus s'applique notamment aux condenseurs destinés aux centrales thermiques nucléaires type PWR qui ne comportent pas de purification en continu de l'eau du cycle, et qui sot refroidis par l'eau de mer ou par l'eau provenant d'une tour de réfrigération humide. On sait, en effet, qu'en particulier la présence d'ions Na+ est inacceptable dans l'eau circulant dans les faisceaux de tubes en acier austénitique équipant les générateurs de vapeur du réacteur. Néanmoins, ce dispositif s'applique également avantageusement aux centrales thermiques à combustibles fossiles quelle que soit la nature de l'eau de réfrigération utilisée. il est du reste bien entendu que le mode de réalisation cidessus a été donné à titre d'exemple indicatif et nullement limitatif, et que des modifications accessibles à l'homme de l'art peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. - REVENDICA?IONS 1.- Procédé pour parer aux effets néfastes et détecter l'existence de fuites éventuelles dans un condenseur à surface du type de ceux qui comportent un compartiment de condensation de va peuS délimité, entre une boite d'entrée et une boîte de sortie de liquide de refroidissement, par des plaques tubulaires dans lesquelles sont mandrinés des tubes parcourus parce liquide de refroidissement circulant de la boîte d'entrée vers la boîte de sortie, les fuites éventuelles consistant en une infiltration du liquide de refroidissement, à l'intérieur du compartiment de condensation, au niveau des jonctions tubes-plaques tubulaires, caractérisé en ce qu'on force une partie de la vapeur du compartiment de condensation 2 à suivre la face interne 4i de la plaque tubulaire 4 dont on craint les fuites, en ce qu'on canalise le produit qui résulte de l'entrainement par le condensat de cette partie de la vapeur sur la plaque tubulaire 4, du liquide de refroidissement ayant éventuellement filtré à l'intérieur du compartiment de condensation 2, en ce qu'on recueille ce produit et en ce qu'on l'analyse, par toute méthode appropriée, en vue dy déterminer une éventuelle présence de liquide de refroidissement. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on recycle, dans le condenseur, ledit produit recueilli et analysé, lorsque l'analyse n'a révélé l'existence d'aucune fuite. 3.- Dispositif pour parer aux effets néfastes et détecter l'existence dermites éventuelles dans un condenseur à surface du type de ceux qui comportent un compartiment de condensation de vapeur délimité, entre une boîte d'entrée et une boîte de sortie de liquide de refroidissement, par des plaques tubulaires dans lesquelles sont mandrinés des tubes parcourus parce liquide de refroidissement circulant de la bote d'entrée vers la boite de sortie, les fuites éventuelles consistant en une infiltration du liquide de refroidissement, à l'intérieur du compartiment de condensation, au niveau des jonctions tubes-plaques tubulaires, ce dispositif com prenant de façon connue une conduite prévue dans le compartiment de condensation, au voisinage de la partie inférieure de la plaque tubulaire dont on craint les fuites, pour la récupération d'un produit contenant éventuellement du liquide de refroidissement, et pour le transfert de ce produit vers un appareillage d'analyse, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un écran 11 disposé à l'intérieur du compartiment de condensation 2 face à la plaque tubulaire 4 dont on craint les fuites, de façon à ménager entre cette plaque et lui un espace 12, dans lequel une partie de la vapeur est forcée à suivre la face interne 4l de la plaque tubulaire 4, à l'intérieur duquel est retenu le produit, qui résulte de l'entraînement, par le condensat de cette partie de la vapeur sur la plaque tubulaire 4, du liquide de refroidissement provenant de fuites éventuelles, et à labase duquel prend naissance la conduite de récupération et de transfert 9, cet écran 11 étant percé d'orifices 13 permettant le passage des tubes 5 sans imposer la contrainte d'être~le siège d'une liaison étanche écran-tube, et au moins une ouverture 0 étant prévue au voisinage de la partie supérieure 11a de cet écran 14 pour l'admission de la partie de vapeur à condenser dans ledit espace 12. 4.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outrejune vanne à trois voies 15 commandée par ledit appareillage d'analyse en vue du recyclage ou du rejet dudit produit recueilli. 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la distance séparant la plaque tubulaire 4 de 1' écran 1 1 est inférieure ou égale à 50 mm. 6.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'écran 11 est monté, à l'ex- ception de sa partie supérieure 11a, avec étanchéité dans le corps du condenseur. 7.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la totalité des tubes 5 du condenseur traversent l'écran 11. 8.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 7 caractérisé en ce que les ouvertures 0 forment dia phragme pour l'entrée de la vapeur dans l'espace 12. 9.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ballon 14.