Brevet FR2358612A1 — publié le 19780210

La présente invention se rapporte i un compensateur pour compenser les variations de longueur des conduites tubulaires destinées i des métaux liquides chauds ou autres fluides analo gues, ce compensateur comportant deux éléments flexibles dispo sés l'un derrière l'autre dans le sens axial et formant un espace intermédiaire susceptible d'être s surveillé0 Ce compensa- teur a été mis au point pour les réacteurs nucléaires refroidis au sodium, vais semble toutefois également convenir pour les installations chimiques mettant en oeuvre des fluides chauds, combustibles ou dangereux.Compte tenu des sévères exigences en matière de sécurité et de fiabilité telles qu'elles sont par exemple imposées aux installations de réacteurs nucléaires, les éléments flexibles de ce compensateur doivent pouvoir être surveillés et/ou inspectés i distance pendant le fonctionnement, sans qu'il soit nécessaire d'ouvrir un espace sous pression contenant du métal liquide. La demande de brevet R.F.A. 15 64 054.? décrit un compensa- tueur horizontal i tube ondulé pour réacteurs nucléaires fonctionnant avec du métal liquide ou un sel fondu comme réfrigérant. Ce compensateur ondulé qui y est représenté comme l'élément le plus sensible du raccordement tubulaire ne doit par conséquent venir au contact du fluide agressif, ni pendant le fonctionnement, ni pendant l'arrêt des installations et doit également n'être placé qu'au-dessus du niveau du réfrigérant. Cette demande de brevet ne décrit par ailleurs que des compensateurs verti chaux à tube ondulé qui sont toutefois entourés des deux côtés par le même fluide et sont disposés à l'intérieur d'un assez grand réservoir, si bien qu'un défaut d'étanchéité de ces compensateurs ne compromet pas la sécurité de l'installation. La demande de brevet R.F0Â. 18 15 046.4 décrit des compensateurs à tube ondulé horizontaux et verticaux qui sont instal lés au-dessus du niveau du métal liquide et ne doivent pas non plus venir au contact du métal liquide.Par ces deux demandes de brevets, on peut voir que les compensateurs à tube ondulé sont, en tant que limitation entre le métal liquide et l'atmos- phare environnante, considérés comme un facteur dangereux dans les installations de réacteurs nucléaires0 Si, par conséquent, on ne peut disposer ces compensateurs à tube ondulé qu'au-dessus du niveau normal du réfrigérant, les conduites tubulaires cor respondantes sont considérablement plus longues et plus onéreuses que dans la disposition en dessous du niveau du réfrigérant. La demande de brevet R.F.A. 23 09 047 décrit un dispositif devant assurer la parfaite étanchéité des conduites tubulaires à haute température placées dans les parois des installations de réacteurs nucléaires. Deux tubes ondulés disposés axialement l'un derrière l'autre, mais montés concentriquement l'un par rapport à l'autre constituent, en liaisons avec deux brides ra diales, un espace intermédiaire susceptible d'être surveillé. Si un tube ondulé présente un défaut d'étanchéité, l'autre tube ondulé empêche que la fuite se propage à l'ensemble du dispositif. Cette construction n'est manifestement pas envisagée pour le contact avec un métal liquide chaud et par conséquent ne convient pas. Si du métal liquide venait à pénétrer dans le soufflet interne 8, il ne serait, tout au moins dans la conduite tu- bulaire horizontale décrite, plus possible de l'éliminer, même par évacuation de l'ensemble de l'installation. Il provoquerait dans les différents plis des phénomènes de corrosion, entraverait, à l'état froid, la mobilité du soufflet et empêcherait une inspection du soufflet aussi bien par appareils optiques que par appareils de contrôle à courant tourbillonaire ou ultrasons.Par ailleurs, les deux soufflets sont montés en parallèle de sorte que3 lors d'une dilatation de la conduite tubulaire les deux soufflets sont simultanément comprimés et il se produit donc une double sollicitation aux points de raccordement correspondants. Pour compenser les variations de longueur intervenant dans des conduites tubulaires destinées à des métaux liquides chauds ou autres fluides analogues, la présente invention a par conséquent pour objet de réaliser un compensateur qui puisse être installé en dessous du niveau du réfrigérant, qui puisse être surveillé a distance pendant le fonctionnement et qui, en cas de défaut d'étanchéité, ne laisse pas immédiatement du =6- tal liquide s'échapper & l'extérieur et/ou puisse être inspecté sans avoir à ouvrir un espace sous pression et contenant du mé- tal liquide.Il s'agit en outre de supprimer de ce fait la né- cessité d'effectuer un nouvel essai de pression après chaque inspection. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que les deux elEments flexibles sont raccordés de façon étanche l'un avec l'autre au niveau de leurs extrémités voisines et à une tubulure entourant la conduite tubulaire ou i un réservoir, tandis qu'à leur. autres extréiltés respectives ils sont raccor- dés de façon également étanche & cette même conduite tubulaire. Ces éléments flexibles peuvent être des tubes ondulés métalli- ques ou des soufflets. Grâce à cette disposition, les deux éléments flexibles forment un espace qui continent un fluide com- pressible, par exemple un gaz inerte, ou mis sous vide, et qui constitue une double limite entre le métal liquide et l'atmos- sphère externe. Cet espace peut être constamment surveillé à distance en vue de détecter les moindres traces de métal liquide, par exemple par un contact électrique placé au point le plus bas ou par une petite traversée de gaz inerte qui, à sa sortie, est constamment contrôlée en vue de détecter des traces de métal liquide ou d'air. Si donc un des éléments flexibles vient à perdre son étanchéité, un signal est tout d'abord déclenché, tandis que le deuxième élément flexible empêche à coup sûr toute sortie de métal liquide dans l'atmosphère extérieure.Grâce à l'espace contenant un gaz ou sous vide compris entre le métal li- quide stagnant externe et le métal liquide s'écoulant rapidement dans la conduite tubulaire, on évite les chocs thermiques intervenant dans la paroi tubulaire en cas de rapide variation de température. Du fait de la présence du métal liquide à l'extérieur d'un tube ondulé, on arrive à ce que, dans les plis du tube ondulé, il ne subsiste aucun métal liquide, ni déchets ni dépôts de ce dernier ou encrassements susceptibles d'empêcher une inspection.Par ailleurs, en cas de perturbations hypothétiques des réacteurs nucléaires accompagnées d'augeentations de pres sion extrêmes momentanées, le tube ondulé peut venir s'appuyer sur la conduite tubulaire. Selon une autre particularité de l'invention, l'espace intermédiaire susceptible d'être surveillé comporte au moins une ouverture pouvant Ptre fermée de façon 6tanche pendant le fonctionnement et à travers laquelle on peut introduire un appareil pour l'inspection des éléments flexibles. Il existe déjà des caméras de télévision qui n'ont un diamètre extérieur que d'en viron 20 ma. En les équipant d'un objectif basculant et en les fixant sur une longue tige guidée à peu près parallèlement à la conduite tubulaire, on peut surveiller les éléments flexibles et leurs points de raccordement à la conduite tubulaire et à la tubulure du réservoir. Dans un autre mode de réalisation de l'intention, le point de raccordement entre la conduite tubulaire et les éléments flexibles au contact du métal liquide est protégé par une chemise de protection contre les chocs thermiques. Cette chemise de protection est un mince tube généralement concentrique qui protège le point menacé, par exemple un cordon de soudure, contre le contact direct avec le métal liquide i une autre tempéra- ture. Dans un autre mode de réalisation selon l'invention, dans lequel la conduite tubulaire conduisant le fluide est raccordée i un réservoir, il est proposé que l'élément flexible au contact du métal liquide soit dispos dans une tubulure qui s'élargit en forme de cône en direction du réservoir Gréce à cette disposition, on arrive à ce que, lors de l'évacuation du réservoir, la tubulure soit également complètement évacuée.Si cette disposition s'avère irréalisable, par exemple par manque de place, on peut également au point le plus bas de la tubulure raccorder une conduite d'évacuation allant au réservoir. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifî, et illustrés par le dessin nnexé, sur lequel - la figure d est une coupe longitudinale verticale du raccordement d'une conduite tubulaire horizontale à une tubulure de réservoir - la figure 2 représente, i une échelle agrandie, un autre mode de réalisation du raccordement entre les deux tubes ondulés et la tubulure du réservoir - la figure 3 représente, également i une échelle agrandie, un raccordement entre le tube ondulé au contact du métal liquide et l'extrémité de la conduite tubulaire. Sur la figure i, la conduite tubulaire 1 est, par les deux tubes ondulés 2 et 3, raccordée à la tubulure 4 elle-même reliée, par l'étranglement 5, au bord d'un grand réservoir 6 non représenté endétail. L'espace délimité par les deux tubes ondulés 2 et 3 et la conduite tubulaire 1 contient un gaz inerte ou est même mis sous vide et est normalement fermé de façon étanche. Le métal liquide contenu dans le réservoir 6 est raccordé à l'es- pace compris entre la tubulure 4 et le tube ondulé 2. La conduite tubulaire 1 relie le grand réservoir fixe 6 à un autre réser- voir également fixe ou appareil qui n'est ni représenté ni décrit en détail ici. Les variations de longueur intervenant dans la conduite tubulaire 1 en cas de variations de température sont absorbées par les deux tubes ondulés 2 et 5 sans charger de fa çon inadmissible la tubulure 4 ou l'étranglement 5 au niveau du raccordement au réservoir 6.Les efforts intervenant dans la conduite tubulaire 1 perpendiculairement à son axe longitudinal peuvent être absorbés soit par un guidage glissant 7 soit par une suspension mobile 8 simplement schématisée. A l'extrémité du tube ondulé, on a représenté schématiquement une ouverture 9 accessible de l'extérieur normalement fermée pendant le fonction- novent et par laquelle on peut introduire par exemple une caméra de télévision télécommandée pour l'inspection des deux tubes ondulés et de leurs raccordements. il est bien entendu avanta gueux de disposer plusieurs de ces ouvertures réparties sur la périphérieet de prévoir i l'intérieur de l'espace i inspecter également des guidages appropriés pour la sonde d'inspection. il y a lieu de préciser ici que le guidage glissant 7 peut dans certains cas ne pas être considéré comme un disque fermé et peut comporter de nombreuses ouvertures pour le passage de sondes. Comme on peut le voir sur la figure 1, on peut inspecter les deux tubes ondulés i l'intérieur sans qu'il soit nécessaire de défaire un cordon de soudure ou d'ouvrir un espace contenant du métal liquide. En cas de détérioration du tube ondulé 3, ce dernier peut être réparé de l'extérieur0 En cas de détérioration du tube ondulé 2, les petites dégradations peuvent être soudées & distance par l'intérieur. En cas d'importantes dégradations, il est toutefois conseillé de supprimer le raccordement entre la tubulure 4 et les deux tubes ondulés 2 et 3 et de changer la totalité du compensateur.La référence 10 désigne une chemise de protection contre les chocs thermiques qui est constituée par un mince tube concentrique et est glissée i l'intérieur de la conduite tubulaire 1 et ce, vu dans le sens de l1écoulement, en amont du raccordement soudé entre le tube ondulé 2 et la conduite tubulaire 1. Grâce à cette chemise de protection thermique, on évite qu'en cas de brusques variations de température dans la conduite tubulaire, il se produise des différences de température excessives des deux cotés d'un élément pouvant être soumis à de fortes charges.Cette chemise de protection thermique 10 munie de trous passe, pour protéger également l'étranglement 5 et le raccordement au réservoir 6, à travers ces éléments et est fixée sur la paroi interne du réservoir 6. La révérence 11 désigne un écoulement de la tubulure 4, qui en cas d'éventuelle inspection, sert à l'évacuation de la tubulure 4, tandis que la référence 12 désigne un tube qui sert au dégazage de la tubulu- re 4. Les figures 2 et 5 représentent à une échelle agrandie deux autres modes de réalisation selon l'invention. La figure 2 représente un raccordement entre l'extrémité de la tubulure 4 et les deux tubes ondulés 2 et 3, tandis que la figure 3 représente un raccordement entre l'extrémité de la conduite tubulaire 1, le tube ondulé 2 et l'enveloppe ou chemise de protection thermique 10. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Compensateur pour conduites tubulaires destinées à des métaux liquides chauds ou autres fluides analogues, comportant deux éléments flexibles disposés l'un derrière l'autre dans le sens axial et formant un espace intermédiaire fermé, susceptible d'être surveillé et rempli d1un fluide compressible, carac térisé par le fait que les deux éléments flexibles sont raccordés de façon étanche entre eux au niveau de leurs extrémités voisines et è une tubulure entourant la conduite tubulaire ou à un réservoir, tandis qu'a leurs autres extrémités respectives, ils sont raccordés de façon également étanche à cette même conduite tubulaire. 2.- Compensateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'espace intermédiaire susceptible d'être surveillé comporte au moins une ouverture pouvant être fermée de façon étanche pendant le fonctionnement et par laquelle on peut introduire un appareil pour la surveillance et l'inspection des élé- ments flexibles. 3.- Compensateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le point de raccordement entre la conduite tubulaire et l'élément flexible au contact du métal liquide est protégé par une chemise de protection contre les chocs thermiques. 4.- Compensateur selon la revendication 1, dans lequel la conduite tubulaire est raccordée à un réservoir, caractérisé par le fait que l'él6kent flexible au contact du métal liquide est disposé dans une tubulure qui s'élargit en forme de cône en direction du réservoir.