Brevet FR2431164A1 — publié le 19800208

L'invention concerne un procédé et un appareillage pour le traitement d'un gaz atmosphérique dans une enceinte de confinement du réacteur nucléaire. Plus précisément, elle concerne un procédé et un appareillage capable a la fois de traiter un gaz dans l'enceinte d'un réacteur en utilisation normale du réacteur et aussi d'assurer la réduction de la pression et de la température du gaz et sa purification au moment d'un accident du réacteur. Comme appareillage usuel de traitement d'un gaz atmosphérique dans une enceinte de réacteur, on trouve habituellement deux boucles c'est-a-dire, une boucle de recyclage du gaz a l'intérieur de l'enceinte en fonctionnement normal et une boucle d'arrosage de 1' intérieur de cette enceinte en cas d'accident. Ces deux boucles sont disposées indépendemment l'une de itautre. Le système de recyclage du gaz à l'intérieur de l'enceinte pendant le fonctionnement normal du réacteur comprend généralement (figure 1) un pré-filtre 1, un bobinage de chauffage 2, un bobinage de refroidissement 3, un filtre haute performance 4, une soufflante 5, un réchauffeur 6, un filtre à charbon 7, une vanne 8 de dérivation sur le filtre 7, etc. Cette boucle de recyclage enlève les particules en suspension et les matières radioactives contenues dans le gaz à l'intérieur de l'enceinte 10 du réacteur et commande aussi sa température et autres paramètres. Par ailleurs, le système d'arrosage de l'enceinte comprend (figure 2) des rampes d'arrosage placées dans le haut de l'enceinte du réacteur, une piscine d'eau froide 13 sous un plancher 12 au bas de l'enceinte, un système de refroidissement 14 pour refroidir 1' eau de la piscine 13 et un système de tuyauterie équipé d'une vanne et d'une pompe 15, qui relie à la piscine les rampes d'arrosage. Quand du réfrigérant est refoulé dans l'enceinte au moment d'un accident du réacteur et que la pression interne augmente ainsi dans l'enceinte, ce système d'arrosage diffuse l'eau froide et réduit rapidement la pression dans le but de limiter les risques de fuites de matières radioactives de l'enceinte vers l'extérieur. Ainsi, cette boucle n'est pas du tout nécessaire en fonctionnement normal du réacteur. Cependant, un sérieux problème avec un tel système de boucle d'arrosage est qu'il est extrêmement difficile d'envisager son essai en fonctionnement. Bien que les essais de performances du système d'arrosage soient effectués sous des conditions d'essai aussi roche que possible des conditions réelles de fonctionnement, par exemple l'essai initial de fonctionnement après construction ou l'essai de performances pendant sa marche dans le but de garantir son bon fonctionnement,la portée possible de ces essais est forcement réduite par un rapport à une utilisation réelle de cette boucle Or un déclenchement intemPestif d'un tel système peut entraîneur des conséquences très graves par immersion des instruments à l'intérieur de 1' enceinte.Dans l'état actuel des choses on a dû s'abstenir de la mise en oeuvre d'un système de signalisation automatique par crainte de ce problème et on a dû faire appel à des agencements spéciaux de verrouillage pour se prémunir d'un déclenchement intempestif du système d'arrosage. Autrement dit, dans ces aménagements usuels, l'arrosage de l'enceinte doit être prévu, bien que nullement nécessaire au fonctionnement normal du réacteur. En outre le système d'arrosage luimême n'est pas encore exempt de maints problèmes relatifs à sa fiabilité. C'est donc le but de l'invention présente d'offrir un procédé et un appareillage pour traitement d'un gaz atmosphérique à l'intérieur de l'enceinte de confinement d'un réacteur susceptibles d'éviter les inconvénients précédemment mentionnés de l'art antérieur en constituant un système de traitement du gaz atmosphérique à l'inté- rieur de l'enceinte pendant le fonctionnement normal et aussi de réduction de la pression, de refroidissement, et de purification en cas d'accident. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé et un appareillage pour le traitement d'un gaz à l'intérieur de l'enceinte avec une haute fiabilité, avec non seulement la possibilité d'être utilisé en temps normal, mais la capacité de maîtriser efficacement la pression en cas d'accident du réacteur. Brièvement exposé, le procédé selon l'invention de traitement de gaz à l'intérieur d'une enceinte de confinement d'un réacteur est remarquable en ce que le gaz atmosphérique est d'abord dirigé vers l'admission d'une pompe à jet d'eau, ensuite mis en contact avec un jet d'eau froide dans cette pompe et entraîné hors de la pompe avec le jet d'eau froide. Pendant le contact du gaz avec le jet d'eau froide, la vapeur contenue dans le gaz est condensée, le gaz est refroidi et les particules en suspension et les matières radioactives sont entraînées dans le jet. De cette manière, il est possible pendant le fonctionnement normal de maîtriser la température, l'humidité, la pression et la propreté du gaz, tandis qu'en cas d'accident du réacteur, on réduit la pression et la température du gaz atmosphérique et l'on obtient sa purification. L'appareillage pour le traitement du gaz atmosphérique à l'in térieur de l'enceinte pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention comprend une pompe à jet, une piscine d'eau froide et des moyens pour alimenter les pompes à partir de l'eau de la piscine. Le gaz est entraîné vers l'admission de la pompe. Selon une forme de réalisation de l'invention, la pompe à jet est placée à l'interieur de l'enceinte, tandis que la piscine est située au fond de cette enceinte. L'eau froide est pompée de la piscine. L'eau froide éjectée de la pompe est retournée à cette piscine tandis que le gaz sortant de la pompe avec le jet est à nouveau diffusé dans l'enceinte. En cas d'accident du réacteur le jet d'eau froide et le gaz qui sont éjectés ensemble de la pompe peuvent sortir de l'enceinte et alors soumis à une séparation gaz-liquide après quoi l'eau froide est renvoyée-dans la piscine et le gaz peut être purifié et ensuite déchargé à travers une cheminée. L'invention sera mieux comprise par la description qui va suivre à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un système usuel de recyclage de l'art antérieur ; - la figure 2 est un schéma d'un système usuel d'arrosage ; - la figure 3 est un schéma d'une forme de réalisation de 1 'in- vention ; - la figure 4 est une représentation schématique d'une pompe à jet d'eau - la figure 5 est un schéma d'une autre forme de réalisation de l'invention. Suivant la forme de réalisation choisie et représentée à la figure 3, deux pompes à jet d'eau 20 sont placées tournées vers le bas à deux hauteurs différentes dans l'enceinte 10 du réacteur, et une piscine 13 d'eau froide est disposée sous un plancher 12 au fond de l'enceinte. La piscine d'eau froide 13 est équipée de son système de refroidissement 14 de façon à assurer un refroidissement permanent de l'eau de la piscine. La piscine communique avec chaque pompe 20 par une tuyauterie 21. Naturellement, les pompes à jet 20 sont disposées de manière à ne pas mouiller les instruments à l'in térieur de l'enceinte 10. Ainsi les pompes sont placées de préférence dans des coins à l'intérieur de l'enceinte. Si nécessaire, des moyens pour éviter la dispersion de l'eau peuvent être adaptés sous les pompes à jet. La pompe à jet 20 utilisée dans le cadre de l'invention est du type habituellement employé pourentraîner un gaz ambiant environnant à l'aide d'eau, son schéma étant donné en figure 4 Comme on peut bien voir sur ce schéma, elle comporte principalement un ajutage à jet d'eau froide 22, une chambre à jet 23, un col 24 et un diffuseur 25. Quand la forte pression d'eau pousse le -liquide de 1' ajutage 22 à travers le col 24, le gaz dans la chambre à jet 23 est entraîné par l'eau et sa pression est abaissée. Dès lors, le gaz ou le fluide à entraîner, présent autour d'un orifice d'admission 26 est aspiré dans la chambre à jet 23 et ainsi entraîné par le jet d'eau. L'eau de piscine, qui est constamment refroidi et conservée dans la piscine 13, est aspirée vers le haut quand la pompe 15 est actionnée et est éjectée par l'ajutage 22 de chaque pompe 20. Le gaz atmosphérique, généralement un mélange air-vapeur, confiné dans l'enceinte et présent autour de la pompe, est aspiré par le jet d' eau et les particules et matières radioactives en suspension sont entraînées par le jet d'eau froide et ainsi éliminées. En même temps la vapeur est condensée et le gaz est refroidi au contact de l'eau froide. La température et la pression du gaz peuvent être commandées ,par exemple, en détectant d'abord la température et la pression à l'intérieur de l'enceinte et puis en ajustant l'ouverture de la vanne de refoulement de la pompe 20 de façon à régler le débit de cette pompe 20.Durant le fonctionnement normal, le réacteur marche à pleine puissance et la quantité de chaleur rayonnée est élevée. Ainsi, lorsqu'on dispose d'une pompe ayant une capacité d' extraction d'air suffisante pour évacuer une telle quantité de chaleur rayonnée, le but recherché peut être atteint même en cas d'accident du réacteur. I1 est naturellement facile de prévoir un aménagement tel que l'effet de réduction de la pression et de refroidissement du gaz soit automatiquement renforcé en cas d'accident. Etant donné que le système de traitement de l'air en cas de danger est constamment en marche pour prévenir un accident durant le fonctionnement normal, la fiabilité est extrêmement haute. En outre, le système de traitement de l'air qui est constamment en fonctionnement, peut automatiquement être placé en régime d'utilisation d'urgence au moment d'un accident du réacteur. En conséquence, l'effet de commande de-pres sion est extrêmement favorable en comparaison avec la boucle d'arrosage de la technique antérieur dont la mise en action implique un retard d'au moins dix minutes. La figure 5 illustre une autre forme de réalisation de l'invention qui a fondamentalement la même construction que celle de la figure 3, et qui refoule le gaz atmosphérique de l'enceinte dans une cheminée après purification. La pompe à jet 20 est disposée tourne vers le bas dans la partie haute de l'enceinte 10 du réacteur et l'eau froide de la piscine 13 est placée sous le plancher 12 du fond de l'enceinte à l'intérieur de celle-ci. La piscine 13 est équipée du système de refroidissement 14. L'eau en est constamment refroidie par ce système 14, elle est aspirée par la pompe 15 et délivrée à la pompe à jet 20. Le gaz atmosphérique présent autour de la pompe 20 est entraîné par le jet d'eau froide qui sort de cette pompe 20.Une tuyauterie 30 s'étendàtravers le mur de l'enceinte 10 à partir du diffuseur, le jet d'eau et le gaz entrainé sortant de l'enceinte 10 par cette tuyauterie 30. Un drain 31 placé en position intermédiaire sur ce tuyau recueille l'eau qui est renvoyée vers la piscine 13 dans l'enceinte 10 par le tuyau de retour 32. Le gaz contenant les matières radioactives et autres est envoyé dans un réservoir 34 par un compresseur 33, il y subit un traitement approprié, purifié à travers une colonne à gaz rares 35 et finalement refoulé vers une cheminée 36. Bien que la piscine soit schématisée à l'intérieur de l'enceinte dans la réalisation mentionnée, elle peut être naturellement disposée à l'extérieur. La pompe elle aussi peut être mise à l'ex- térieur. Dans ce cas, l'enceinte et l'admission dela pempe sont placées en communication par une tuyauterie. Comme expliqué ci-dessus, selon la présente invention les particules en suspension et les matières radioactives sont recueillies dans l'eau par suite de l'aspiration de gaz atmosphérique dans la pompe à jet d'eau et en même temps la vapeur contenue dans le gaz est condensée au contact de l'eau froide. Ainsi, l'invention est non seulement capable de commander température, pression, humidité et propreté du gaz à l'intérieur de l'enceinte en fonctionnement normal mais aussi de fonctionner comme un système de sécurité qui limite l'élévation de pression intérieure et élimine les matières radioactives au moment d'un accident de réacteur, en cas par exemple d'une perte de réfrigérant de celui-ci. Etant donné que le système de l'invention est constamment en marche en temps normal, la sécuri té et la fiabilité de son action au moment d'un accident sont très élevées. Ensuite le système élimine les procédures laborieuses d' essais du système classique d'arrosage interne de l'enceinte qui nécessite les tests incessants et périodiques de son fonctionnement dans le but d'assurer et de confirmer son action pour faire face a un accident du réacteur. I1 y a lieu de souligner encore un autre avantage offert par l'invention à savoir que le système est libéré du problème du système usuel d'arrosage qui, en cas de mauvais fonctionnement, constitue un obstacle interdisant ou retardant l'exploitation du réacteur lui-même. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'un gaz atmosphérique dans une enceinte de confinement d'un réacteur, caractérisé en ce que l'on dirige le gaz atmosphérique vers l'admission d'une pompe à jet d' eau froide pour mise en contact avec le jet de cette pompe ; on fait sortir le gaz de la pompe à jet avec le jet d'eau froide ;de sorte qu'au cours du contact du gaz avec le jet il se produit une condensation de la vapeur contenue dans le gaz, ce gaz étant refroidi tandis que les particules en suspension et matières radioactives contenues dans le gaz sont entraînées dans le jet d'eau, grâce à quoi la température, l'humidité, la pression et la propreté du gaz sont maîtrisées pendant le fonctionnement normal du réacteur, la réduction de pression et la température du gaz et la purification de ce gaz demeurant assurées au moment d'un accident. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que température et pression du gaz sont commandées en détectant d'abord la température et la pression à l'intérieur de l'enceinte du réacteur, puis en agissant sur le débit de la pompe. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz éjecte avec l'eau du jet de la pompe est à nouveau diffusé dans l'atmosphère confinée dans l'enceinte. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz éjecté avec l'eau du jet de la pompe est déchargé hors de l'enceinte. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que I' eau du jet est prélevée dans une piscine ménagée dans le bas de 1' enceinte et l'eau éjectée est renvoyée dans cette piscine. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau du jet est prélevée dans une piscine d'eau froide à l'exte- rieur de l'enceinte et renvoyée à cette piscine. 7. Appareillage de traitement d'un gaz atmosphérique dans une enceinte de confinement d'un réacteur, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe à jet d'eau, le gaz atmosphérique étant dirigé vers l'admission de cette pompe une piscine d'eau froide, et des moyens pour diriger de l'eau de la piscine vers la pompe. 8. Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pompe est placée à l'intérieur de llenceinte. 9. Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pompe à jet est placee à l'extérieur de l'enceinte, son admission étant placée en communication avec l'enceinte par une tuyauterie. 10. Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la piscine d'eau froide est disposée dans le bas de l'enceinte. 11. Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la piscine d'eau froide est placée à l'extérieur de l'enceinte.