Brevet FR2397006A1 — publié le 19790202

La présente invention a pour objet un dispositif de régulation de la pression d'un fluide, plus particulièrement destine a la pressurisation d'un fluide chaud devant céder ses calories dans un circuit d'utilisation tel que notamment l'eau de refroidissement d'un réacteur nucléaire calogène dé- rivé du type piscine. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de régulation de la pression d'un fluide contenu dans une enceinte en communication avec un réservoir de stockage dudit fluide. Le dispositif de régulation de la pression du fluide contenu dans une enceinte objet de l'invention, ladite enceinte communiquant avec un réservoir de stockage dudit fluide, se caractérise en oe qu'il emporte un récipient en communicat .on d'une part, avec ledit réservoir par au moins deux conduites respectivement première et deuxième conduites, et, d'autre part, avec ladite enceinte, des moyens d'injection de fluide dans ledit recipient par ladite première conduite et des moyens de réglage du débit d'injection, ledit récipient comportant des chicanes disposées de façon a ce qu'un débit de fluide ne s'éta- blisse de l'enceinte vers le réservoir que lors d'une diminution du débit d'injection a fluide dans ledit récipient. Le dispositif tel que caractérisé ci-dessus, a notamment ti.'avantaye ce réaliser .a régulation de la pression; au fluide de l'enceinte en assurant, grâce a un agencement approprié desdites chicanes, un recyclage immédiat vers ledit réservoir de la partie du fluide qui, injecté dans ledit récipient, n'est pas utile pour compenser une diminution de la pression du fluide de l'enceinte. Ainsi, le dispositif de l'invention est particulièrement adapté a la régulation de la pression d'un liquide chaud qui, contenu dans une enceinte, est destiné a céder ses calories dans un circuit d'utilisation puisqu' il permet de limiter, lors de la régulation de pression, les échanges de calories entre le liquide chaud de l'enceinte et le liquide froid du réservoir. On précise que la pression du liquide de l'enceinte varie selon les variations de température du liquide et par suite de son volume. Plus précisément selon l'invention, lesdites chicanes sont disposées dans ledit récipient de façon a diriger le fluide injecté dans ledit récipient par la première conduite vers la deuxième conduite et a"' s'opposer a un écoulement -direct de fluide entre chacune des conduites et ladite enceinte. D'autre part, le dispositif de l'invention peut avantageusement comporter, afin de fonctionner automatiquement, des moyens de commande desdits moyens de réglage du débit -d'injection et des moyens de détection de la pression du fluide de l'enceinte actionnant lesdits moyens de commande. selon un mode préféré de réalisation du dispositif de l'onvention, ledit récipient est Et moins r-n partie à l'inté- rieur de ladite enceinte. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention appareîtront plus clairement au regard de la description qui suit d'exemples de réalisation du dispositif de l'invention, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif, Cette description sera faite au regard des figures schématiques annexées 1 à 4 SUr lesquelles on a représenté ;; - sur la figure 1, une vue d'ensemble en coupe verticale du dispositif de l'invention, - sur les figures 2a et 2D, des schémas présentant le moda d'action du récipient -du dispositif de l'invention, - sur la figure 3 un réacteur nucléaire calogène dé- rivé du type piscine comportant le dispositif de l'invention selon une première variante de réalisation, - -sur la figure 4, un réacteur nucléaire calogène de- rivé du type piscine comportant le dispositif de l'-inYention selon une deuxième variante de réalisation. On a schématisé sur la figure 1, une enceinte 2 remplie' d'un liquide chaud 3c recevant des calories d'une source de chaleur (non représentée sur la figure), cédant une partie des calories reçues a un circuit d'utilisation 4 et dont la pres- sion doit autre maintenue, pour des raisons particulières, au tour d'une valeur de consigne pour laquelle il est maintenu a l'état liquide lorsque sa température fonction de la demande en calories dans ledit circuit 4 est supérieure a sa tempera- ture d'ébullition a pression atmosphérique. Ladite enceinte 2 est mise en communication, par l'in termédiaire d'une conduite 6, avec un réservoir 7 qui, ouvert a sa partie supérieure contient du liquide 3f ou liquide froid ne se différenciant du liquide 3c de 11 enceinte 2 que par les valeurs de sa température et de sa pression. On a également représenté sur la figure 1, le dispositif de régulation selon l'invention essentiellement constitué d'un circuit de liquide entre ledSt réservoir 7 et ladite enceinte 2 qui, qualifié par la suite de circuit de pressurisation, est destine à maintenir la pression du liquide chaud de enceinte 2 dans des limites déterminées quelles que soient les variations de température de ce dernier. Ce circuit comprend un récipient 18, ladite conduite G débouchant a son extrémité inférieure par l'orifice 26 dans le récipient 18 et une conduite 8 débouchant a l'une et a l'autre de ses extrémités dans le réservoir 7 et dans le récipient 18 par l'orifice 24, la conduite 8 étant pourvue d'une pompe 10 d'injection dans 1 enceinte 2 d'une partie du liquide 3f et d'une vanne de régulation 12 du débit d'injection de liquide froid 3 dans l'enceinte 2. Le circuit de pressurisation comporte également, pour un fonctionnement automatique de ce dernier, un organe de commande 14 de la vanne 12 actionné par un détecteur 16 de la pression du liquide 3-cs On note que, selon la caractéristique essentielle de l'invention, ledit récipient- 18 monté de façon étanche a travers la paroi de ladite enceinte 2 et pourvu a sa partie infe- rieure d'orifices 2Q, comporte un ensemble de chicanes 22 dont l'agencement particulier sera précisé ultérienrement. Le fonctionnement du circuit de pressurisation tel que décrit précédemment est le suivant. Selon les variations de la température du liquide 3c, la vanne de régulation 12 modifie le débit d'injection de liquide 3f par la conduite 8 dans le récipient 18 et par suite dans l'enceinte 2, de façon a maintenir la pression du liquide 3c autour d'une valeur de consigne.Ainsi, une contraction du. volume du liquide 3c nécessite une augmentation du débit d'injection par la conduite 8 tandis qu'une dilatation nécessite une réduction du débit d'injection q Le récipient 18 est interposé, dans le circuit de pres surisation, entre l'enceinte 2 et le réservoir 7 de façon a ce que l'injection d'une certaine quantité de liquide 3f ne correspende a l'évacuation d'une certaine quantité de liquide r que lors d'une. dilatation de. ce dernier. En d'autres termes, le récipient 18 est destiné a réduire du maximum, lors de la régulation de la pression du liquide 3c, les pertes de calories. A cet effet, les chicanes 22 dudit récipient 18 sont disposées de façon à n'autoriser l'établissement d'un débit de liquide 3c de l'enceinte 2 vers le réservoir 7 que lors d'une diminution du débit d'injection de liquide 3f. Plus précisément, lesdites chicanes 22 perpendiculaires aux parois latérales du récipient 18 sont disposées de façon a dr-ger le liquide 3 injecte dans le récipient 18, des son entrée dans ce dernier, de l'orifice 24 vers l'orifice 26 et de façon a s'opposer a un écoulement direct de liquide entre l'orifice 24 et chacun des orifices 20. Le mode d'action du récipient 18 symbolisé sur les figures 2a et 2b est le suivant ors d'une augmentation du débit d'injection de liquide 3f par la conduite 8 (figure 2a), la chicane supérieure 22a dévie le courant de liquide 3f injecté selon la flèche Z de l'orifice 24 vers l'orifice 26 de faÇon a ce que seule une fraction du débit de liquide injecté correspondant a celle qui est nécessaire pour compenser la contraction de. volume du liquide 3c ne franchisse les chicanes 22 selon la flèche F'. Lors d'une diminution du débit as injection de liquide 3f, la chicane 22a assure -l'évacuation directe par 11 orifice 26 selon la flèche F de la totalité du liquide 3f injecté, un débit de liquide chaud 3c s'établissant alors, à travers les chicanes 22 selon la flèche P", des orifices 20 vers l'orifice. 26. Ainsi, on note que la mise en place dudit récipient 18 dans le circuit de pressurisation permet de réduire les pertes de calories lors de la régulation de pression en évitant d'une part le remplacement de liquide chaud 3c par du liquide froid 3f et d'autre part, le melange par turbulence du liquide du récipient et du liquide de l'enceinte, Sur la figure 3r on a représenté un réacteur nucléaire calogène dérivé du type piscine comportant le dispositif de régulation selon l'invention, On rappelle qu'un réacteur nucléaire du type piscine est un réacteur dans lequel le coeur est immergé au fond d'une enceinte remplie d'eau. On rappelle également qu'un réacteur du type précité peut être utilisé pour l'obtention d'eau a une température de l'ordre de lia à 120 C a condition de maintenir la pression de l'eau a une valeur suffisante pour éviter son ébullition et ceci quelles -que soient les. variations de la température de l'eau engendrée par des fluctuations de puissance du réacteur. On voit que le réacteur nucléaire schématisé sur la figure 1 est contenu dans une enceinte 3Q qui, fermée a sa partie inférieure et ouverte a sa partie supérieure, est placée a l'intérieur d'un caisson en béton 32 et remplie d'un liquide de refroidissement constitue par de l'eau. L'enceinte 3Q. est séparée - par un compartiment 34 en deux régions distinctes supérieure et inférieure, la région inférieure constituant avec ledit compartiment 34 la cuve 36 du réacteur destinée a contenir le circuit primaire d'eau de refroidissement du coeur -ou eau primaire et la region supé rieure constituant la pisoine 38 du réacteur également remplie d' eau. La cuve 36 du réacteur comprend un coeur 40 qui, constitué d'assemblages combustibles, est placé dans une virole 42. Ladite virole 42 présente de part et d'autre du coeur des orifices 44 et 46 respectivement pour l'introduction dans le coeur de l'eau primaire et son évacuation de ce dernier, chacun des orifices 46 étant raccordé à une pompe 57 de mise en circulation de l'eau primaire. D'autre part, la virole 42 loge en le supportant un accumulateur à gaz 48 surmontant ledit coeur, la partie eau de l'accumulateur communiquant avec le circuit primaire par un orifice 49. Ladite cuve 36 comporte également des échangeurs de chaleur dont l'entrée débouche dans le compartiment 34, tels que ltechangeur 50 représenté schématiquement sur la figure 1 par sa paroi cylindrique 52. à 1' intér eur de laquelle circule l'eau -primaire autour de tubes en U 54 parcourus par de l'eau dite eau secondaire introduite dans ces derniers par la canalisation 56 et évacuée par la canalisation 57. On reconnaît sur la figure 3 un circuit de pressurisation de l'eau primaire de la cuve 36, analogue au circuit de pressurisation représente sur la figure 1. Ce circuit comporte un récipient 58 pourvu de chicanes (non visibles sur la figure) et deux conduites 60 et 62 débouchant à l'une et à l'autre de ses extrémités dans ledit récipient 58 et la piscine 38, ladite conduite 52 étant pourvue d'une pompe d'injection 64, d'une partie de l'eau de la piscine dans la cuve 36 et d'une vanne de régulation du débit d'injection 66. On note que le circuit de pressurisation du réacteur de la figure 3 comporte également un organe de commande 68 de la vanne 66 actionné par un détecteur 67 de la pression de l'eau primaire de la cuve 36. On rappelle que le fonctionnement du circuit d'eau primaire dans la cuve 36 est le suivant. L'eau pénètre dans le coeur 40 par les orifices 44 et en ressort par les orifices 46 après s'être réchauffée au contact des assemblages combustibles. Elle pénètre alors, par l'intermédiaire de la pompe 57, dans le compartiment 34 pour pénétrer dans l'échangeur 50. Dans cet échangeur, l'eau cède ses calories à l'eau secondaire circulant dans les tubes en U 54. A sa sortie de l'échangeur 50, l'eau est réintroduite dans le coeur par les orifices 44. On rappelle que les fluctuations de puissance du reacteur entrainent des variations de la température de l'eau primaire dont résultent des variations de sa pression. Le circuit de pressurisation inclus dans le réacteur de la figure 3 est précisément destiné à maintenir la pression de l'eau primaire dans la cuve 36 autour d'une valeur de consigne quelles que soient les variations de température de cette dernière. Pour ce faire, son mode d'action est identique à celui du circuit de pressurisation de la figure 1, la cuve 36 et la piscine 38 du réacteur de la- figure 3 correspondant respectivement à l'enceinte 2 et au réservoir 7 de la figure 1. Bien entendu, le récipient 58 du circuit de prossurisa- tion du réacteur de la figure 3 est d'une conception identique à celle du récipient 18 de la figure. fl permet de réduire au maximum lors de la régulation de pression de l'eau primaire, les pertes de puissance en n'autorisant l'établissement d'un débit d'eau primaire "chausse" de la cuve 36 vers la piscine 38 que lors d'une diminution du débit d'injection d'eau "froide" par la conduite 62. Sur la figure 4, on a représenté une vue partielle d'une autre variante de réalisation d'un réacteur nucléaire calegene du typ' piscine comportant le dispositif selon l'invention. Ce réacteur ne se différencie du réacteur de la figure 3 que par le fait que le récipient du circuit de pressurisation est intégré dans l'accumulateur à gaz. il presente un mode particulier de réalisation du dispositif de régulation de l'invention selon lequel le recipient est situé à l'intérieur de l'enceinte contenant le fluide dont la pressior doit être régulée. Sur la figure 4 correspondant à la partie A du réacteur de la figure 3, on reconnatt le compartiment 34 traversé par l'accumulateur à gaz 48. On voit sur la figure 4 que la paroi dudit accumulateur 48 est rendue solidaire dlune plaque 47 de façon à définir dans la la partie superieure de ce dernier un récipient 58' destiné à remplir les fonctions du récipient 58 de la figure 3 et du récipient 18 de la figure 1. Le récipient 58' présente sur sa face supérieure des orifices 74a, 74b par lesquels débouchent les conduites 60 et 62 et la plaque 49 est pourvue, à sa périphérie, d'orifices 51 débouchant dans le passage annulaire 76 en communication avec le compartiment 34 par des orifices 78 pour l'établissement d'une circulation d'eau primaire à partir d'une faible fraction du débit des pompes. Le récipient 58' comporte des chicanes 59 convenablement agencées à chacune de ses extrémités latérales par rapport auxdits orifices 74a, 74b et 51. On note que selon la variante de réalisation du réacteur représenté sur la figure 4, la partie eau de l'accumulateur 46 communique avec le récipient 58' par un conduit 80. On peut noter que le dispositif de l'invention est tout particulièrement adapté à une utilisatioD dans un réacteur nucléaire calogène du type piscine puisqu' il permet de maintenir de façon sure, en cours du fonctionnement du réacteur, la pression de l'eau primaire à une valeur donnée, ceci tout en limitant les pertes de puissance. REVENDICATIONS -1. Dispositif de régulation de la pression d'un fluide contenu dans une -enceinte communiquant avec un réservoir dé stocka ge dudit fluide, caractérisé en ce qu'il comporte un récipient en communication d'une part, avec ledit réservoir par au moins deux conduites dites respectivement première et deuxième conduites et d'autre part, avec ladite enceinte, des moyens d'injection de fluide dans ledit récipient par ladite première conduite et des moyens de réglage du démit d'injection, ledit récipient compor tant des chicanes disposées de façon à ce qu'un débit de fluide ne s'établisse de enceinte vers le réservoir que lors d'une diminution du débit d'injection de fluide dans ledit récipient, 2.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites chicanes sont disposées de façon à diriger le fluide injecté dans ledit -récipient par la première conduite vers la deuxième conduite et d s'opposer à un écoulement direct de fluide entre chacune des conduites et ladite enceinte. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de commande -desdits moyens de réglage du débit d'injection et des moyens de détection de la pression du fluide de l'enceinte actionnant .lesdits nnyens de commande. 4. Dispositif de régrlation selon l'une quelconque de revendications'1 à 3, caractérisé en ce que ledit récipient est -au moins en partie à l'intérieur de ladite enceinte q