Brevet FR2423033A1 — publié le 19791109

La-présente invention concerne la construction de réacteurs rapides surrégénérateurs du type piscine, refroidi par un métal liquide. Un réacteur rapide surrégénérateur du type piscine, refroidi par un métal liquide, comprend un assemblage combustible nucléaire immergé dans une masse de métal liquide caloporteur contenu dans une enceinte primaire qui est suspendue à la voûte d'une fosse de confinement. Les réacteurs rapides surrégénérateurs du type piscine, refroidis par un métal liquide, qui existent déjà,-sont de dimension relativement petite, par exemple celui appelé"réacteur rapide prototype"installé à Dounreay en Ecosse et qui est d'une puissance de 600 MW(t). L'assemblage combustible du réacteur rapide prototype est soutenu à partir de la voûte par une série de tirants mais, dans certaines nouvelles constructions proposées, les assemblages combustibles sont supportés à partir de la paroi de l'enceinte primaire. La demande de brevet français N0 77 24 820, qui concerne un réacteur d'une puissance de 1300 MW(t) décrit une construction particulière de ce type, l'assemblage combustible étant supporté par une plate-forme suspendue à la paroi de l'enceinte primaire par une jupe. L'enceinte primaire et la plate-forme, qui sont réalîsées en acier inoxydable austénitique, sont soumises aux charges dues, dans le cas de l'enceinte primaire, au poids de la masse du fluide caloporteur et de l'assemblage combustible, et dans le cas de la plate-forme, au poids de l'assemblage combustible. L'enceinte primaire et la plate-forme sont également soumises à des efforts de pression et aux gradients de tempéra ture. En outre, les soudures de ces structures sont également soumises aux tensions résultant du processus de soudage.A cause des variations des propriétés de résistance à la rupture d'un métal austénitique sous l'effet de la chaleur et du rayonnement, il a été admis comme possible que de petits défauts des soudures pourraient donner lieu à une propagation rapide des fissures conduisant à une défaillance catastrophique des composants. La dimension et la vitesse de développement de tels défauts laissent supposer que l'intégrité de structures en acier inoxydable austénitique ne peut pas être convenablement assurée par les moyens plus classiques de détection du début d'une défaillance par un examen périodique. Par conséquent, on considère qu'il faudrait adopter une autre philosophie suivant laquelle des structures faisant partie de la ligne principale de charge entre l'assemblage combustible et la structure de la voûte pourraient subir au moins un certain dommage.Cette philosophie est à la base de la présente invention. Selon l'invention, dans un réacteur rapide surrégénérateur du type piscine, refroidi par un métal liquide, l'enceinte primaire comporte une chape annulaire constituée de segments curvilignes, ladite chape étant suspendue à la voûte de la fosse par une première série annulaire de tirants disposés en dehors de l'enceinte primaire, tandis qu'une plate-forme, sur laquelle repose l'assemblage combustible à l'intérieur de l'enceinte primaire, est supporté-e à partir de la chape par une seconde série de tirants, ladite chape présentant des branches dirigées vers le haut et vers le bas qui sont prolongées par des lisses supérieures et inférieures respectivement del'enceinte primaire.La présente invention est fondée sur une philosophie de tolérance d'un dommage selon laquelle les-fixations des tirants font en sorte que les soudures de la ligne principale de charge entre la voûte de la fosse de confinement d'une part et l'enceinte primaire et la plate-forme d'autre part, soient de nature intermittente, de façon qu'en cas de développement d'une fissure dans une soudure, le dommage soit-limité à un tirant. Les tirants peuvent être continuellement surveillés quant à la charge qu'ils supportent et la défaillance d'un tirant est facilement détectée.Bien qu'il soit peu vraisemblable que deux tirants ou davan-tage soient endommagés simultanément par une fissuration de soudure, il serait possible de faire en sorte que le facteur nominal de sécurité puisse tolérer un endommagement de plusieurs tirants par fissuration de soudure avant que la situation devienne critique. Dans une construction préférée, les segments curvilignes de la chape se composent de pinces forgées ou extrudées ayant une section en K et la chape est suspendue à la voûte de la fosse par des tirants fixés à la branche verticale dirigée vers le haut, la plate-forme étant supportée par des tirants fixés à la branche inclinée dirigée vers le bas, tandis que la branche verticale dirigée vers le bas et la branche inclinée dirigée vers le haut sont fixées aux lisses inférieures et supé rieures respectivement de l'enceinte primaire. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 représente schématiquement une coupe du réacteur rapide surrégénérateur du type piscine selon l'invention ; la figure 2 est une vue partielle de la surface interne de l'enceinte primaire ; et la figure 3 est une vue partielle de la surface externe de l'enceinte primaire. La figure 1 représente un réacteur rapide surrégénérateur du type piscine, refroidi par un métal liquide, comportant un assemblage combustible 1 immergé dans une masse 2 de sodium liquide caloporteur contenu dans une enceinte primaire 3. Cette dernière est ouverte au sommet et est suspendue à la voûte d'une fosse de confinement 4 et il est prévu plusieurs pompes 5 de circulation du fluide caloporteur et plusieurs échangeurs de chaleur 6, une seule pompe et un seul échangeur étant représentés. L'assemblage combustible 1, qui est monté sur une grille 7a et qui est supporté par une plate-forme 7,.st logé avec les échangeurs de chaleur dans un caisson interne 8, tandis que les pompes 5, qui distribuent le fluide caloporteur à la grille, sont disposées à l'extérieur du caisson.L'assemblage combustible I se compose de plusieurs sous-assemblages qui s'élèvent au-dessus de la grille en étant disposés côte à côte très près les uns des autres et l'assemblage combustible est entouré par un écran neutronique 9. Des barres de commande 10 et autres instruments 11 traversent la voûte de la fosse. Pendant le fonctionnement du réacteur nucléaire, le fluide caloporteur relativement froid aspiré de la région de la masse située à l'extérieur du caisson par la pompe 5, monte à travers l'assemblage combustible- en relation d'échange de chaleur avec lui en passant par la grille 7a, de là, à travers l'échangeur de chaleur 6 pour être ramené dans la région externe de la masse Un fluide caloporteur secondaire est mis en circulation de l'extérieur de la fosse dans l'échangeur de chaleur, en relation d'échange de chaleur avec le fluide caloporteur de la masse, puis vers une installation génératrice de vapeur d'eau qui n'est pas représentée sur le dessin. L'enceinte primaire 3 comporte une chape annulaire 12 constituée de segments curvilignes qui sont représentés plus en détail sur les figures 2 et 3, ladite chape étant suspendue à la voûte de la fosse par une première série annulaire de tirants 14 disposé-s à l'extérieur de l'enceinte. Ltassemblage combustible et la plate-forme sont supportés à partir de la chape par une seconde série de tirants 15. La chape présente des branches orientées vers le haut et vers le bas qui sont prolongées par des lisses supérieures -et inférieures respectivement de l'enceinte primaire. En examinant maintenant les figures 2 et 3, la chape est considérée comme étant constituée de segments curvilignes 13 qui sont des éléments forgés ou extrudés de section en K, lesdits segmen-ts étant soudés ensemble bout à bout comme indiqué en 16.La branche verticale 17 orientée vers le haut de l'élément présente un hourd suporierir crénelé 18, les tirants 14 étant soudés bout à bout par leurs extrémités aux merlons des créneaux. La branche inclinée 19 orientée vers le bas est crénelée le long de son bord inférieur 21, les tirants 15 étant soudés bout à bout par leurs extrémités aux merlons des créneaux. La branche verticale 22 orientée vers le bas de l'élément en K est prolongée par des plaques inférieures 23, 24 d'épaisseur décroissante et se prolongeant longitudinalement sur plusieurs segments, lesdites plaques étant fixées à une réqion de base hémisphérique 25 de l'enceinte primaire.La branche inclinée vers le haut 26 de l'élément en K est prolongée par des plaques 27, 28 s'étendant longitudinalement sur plusieurs segments et entre lesquelles se trouve un élément 29 de section coudée, des lisses supérieures 30 dirigées verticalement de l'enceinte primaire étant soudées à la plaque 28. Les branches 17, 19, qui supportent une grande charge, sont évidées pour éviter qu'elles ne butent contre les branches correspondantes des segments bout à bout, comme on le voit en 20 sur les figures 2 et 3, afin de diminuer l'épaisseur de la matière à souder. Dans la construction décrite, la grande charge que représente l'assemblage combustible et la plate-forme est supportée par la voûte de la fosse par l'intermédiaire des tirants 14, 15 et de la chape 12. La ligne de charge ne comporte que des soudures intermittentes comme les soudures extrêmes situées entre les tirants 14, 15 et les branches 17 et 19 de l'élément en K de sorte qu'en cas de propagation d'une fissure de soudure, la défaillance est limitée à un tirant. Le reste des cordons de soudure de l'enceinte primaire et des soudures entre l'étrier et les lisses de cette dernière, bien qu'elles soient de nature continue, ne constitue pas des lignes de soudure critiques du fait qu'elles sont soumises à une charge relativement faible. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au réacteur décrit sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Réacteur nucléaire rapide surrégénérateur du type piscine, refroidi par un métal liquide, caractérisé en ce que l'enceinte primaire (3) comporte une chape annulaire (12) constituée de segments curvilignes (13), ladite chape étant suspendue à la voûte de la fosse (4) par une première série annulaire de tirants (14) situés en dehors de l'enceinte primaire, tandis qu'unie plate-forme (7), sur laquelle repose l'assemblage combustible (1) à l'intérieur de l'enceinte primaire, est supportée à partir de la chape par une seconde série de tirants (15), ladite chape présentant des branches (26, 22) orientées vers le haut et vers le bas qui sont prolongées par des lisses supérieures et inférieures respectivement de l'enceinte primaire. 2. Réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les segments curvilignes 13 de la chape sont des pièces forgées ou extrudées de section en K et en ce que la chape est suspendue à la voûte de la fosse par des tirants (14) fixés à la branche verticale (17) orientée vers le haut, la plateforme (7) étant supportée par des tirants (15) fixés à la branche inclinée (19) orientée vers le bas, et la branche verticale (22) orientée vers le bas et la branche inclinée (26) orientée vers le haut étant fixées aux lisses inférieures et supérieures respectivement de l'enceinte primaire. 3. Réacteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les extrémités libres des branches verticales (17) orientées vers le haut et des branches inclinées (19) orientées vers le bas des segments curvilignes de la chape, sont crénelées et en ce que les extrémités des tirants sont soudées bout à bout aux merlons des créneaux. 4. Réacteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les branches verticales (17) orientées vers le haut et les branches inclinées (19) orientées vers le bas des segments curvilignes sont évidées pour éviter qu'elles butent contre les branches correspondantes des segments bout à bout.