Brevet FR2470433A1 — publié le 19810529

L'invention concerne un dispositif de fermeture pour limiter les courants de convection dans un espace annulaire autour dtun composant d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides refroidi par un métal liquide com- portant une cuve fermée par une dalle horizontale de grande épaisseur dans laquelle sont mélangées des traversées cylindriques verticales pour le passage de composants amovibles disposés verticalement dans le réacteur et reposant sur la dalle. De tels composants sont, par exemple, des composants de très grandes dimensions tels que la pompe primaire, l'échangeur intermédiaire ou la tubulure de préchauffage du fluide caloporteur ou des composants de plus petites dimensions tels que le dispositif de purification intégré du fluide caloporteur. Dans tous les cas ces composants doivent être amovibles pour permettre leur remplacement ou leur réparation après un certain temps de fonctionnement du réacteur. Les composants pénètrent verticalement dans la cuve du réacteur renfermant le métal liquide, généralement du sodium liquide, au niveau de traversées ménagées dans la dalle du réacteur. Pour faciliter la manutention des éléments on prévoit des tra- versées d'un diamètre assez largement supérieur au diamètre du composant, si bien qu'il existe un espace annulaire d'une largeur relativement im- portante entre la surface externe du composant au niveau o ce composant traverse la dalle et la surface interne de la traversée constituée par une virole cylindrique fixée dans une ouverture de la dalle. L'étanchéité entre le composant et la cuve du réacteur, lorsque le composant est en place, est réalisée par des joints d'étanchéité au ni- veau de la partie supérieure élargie du composant reposant sur la dalle. Il est nécessaire alors de limiter les courants de convection entre l'intérieur de la cuve renfermant du sodium liquide et la partie su- périeure du composant reposant sur la dalle, à l'intérieur de l'espace an- nulaire entre composant et traversée pour éviter un échauffement inadmis- sible de la structure de supportage. Il importe également de limiter le plus possible la circulation de vapeur de sodium jusqu'au niveau supérieur du composant afin d'éviter un blocage par le sodium de ce composant lors de son extraction. On a donc imaginé de disposer sur la surface interne de la viro- le constituant la traversée de la dalle et sur tout son pourtour un godet annulaire à l'intérieur duquel une virole solidaire de la surface externe du composant vient se placer, lorsque le composant est mis en.position de service dans le.réacteur. Lorsqu'on remet le réacteur en fonctionnement, le godet annulai- re se remplit de sodium liquide dont les vapeurs viennent se condenser dans ce récipient creux disposé dans une zone plus froide que le volume interne de la cuve. De cette manière la virole solidaire du composant trempe dans un métal liquide ce qui crée une barrière pour les courants convectifs et les remontées de vapeur de sodium. Cependant, lors de la mise en place du composant, la mise en place de la virole solidaire du composant à l'intérieur du godet annulai- re est une opération délicate au cours de laquelle on risque de déformer ou de détruire la virole et le godet annulaire. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de fer- meture pour limiter les courants de convection dans un espace annulaire autour d'un composant d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides refroidi par un métal liquide, comportant une cuve fermée par une dalle horizontale de grande épaisseur dans laquelle sont ménagées des traversées cylindri- ques verticales pour le passage de composants amovibles disposés verticale- ment dans le réacteur et reposant sur la dalle, chacun de ces composants ménageant entre sa surface externe et la surface interne de la traversée correspondante un espace annulaire d'une certaine largeur, ce dispositif devant permettre de limiter les courants de convection et les remontées de sodium à l'intérieur du passage annulaire tout en évitant de compliquer les manoeuvres de manutention du composant pour sa mise en place ou pour son démontage. Dans ce but, le dispositif comporte, à l'intérieur de l'espace annulaire: - un godet annulaire solidaire du composant entourant sa paroi externe, - une surface d'appui tronconique ayant pour axe l'axe vertical commun au composant et à la traversée, fixée suivant le périmètre de sa grande ba- se à la traversée, le diamètre de sa petite base dirigée vers le bas étant supérieur au diamètre extérieur du godet fixé au composant, - et un élément de fermeture à symétrie de révolution comportant une partie supérieure destinée à venir reposer sur la surface d'appui pour fermer to- talement l'espace annulaire vers le haut lorsque le composant est mis en place dans le réacteur et une partie dirigée vers le bas constituée par une virole dont le diamètre est intermédiaire entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur du godet annulaire, reposant dans le godet lors des manutentions du composant et assurant la fermeture de l'espace annulaire vers le bas, lorsque le réacteur est en service, le godet annulaire se remplissant alors de métal liquide. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire à titre en d'exemple non limitatif, en se référant à la figure unique jointe/annexe, un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention. La figure unique représente une demi-vue en coupe de la partie d'un composant disposée au niveau d'une traversée de la cuve d'un réacteur à neutrons rapides et du dispositif de fermeture suivant l'invention. Sur la figure, on voit le composant 1 de forme sensiblement cy- lindrique disposé à l'intérieur d'un espace cylindrique ménagé dans la dal- le 3 d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides. L'ouverture cylindrique de la dalle limitée par une virole cylin- drique 4 et le composant 1 ont pour axe de symétrie commun l'axe vertical 2 lorsque le composant est en place comme représenté sur la figure unique. Sur la surface externe du composant et tout autour de ce compo- sant est disposé un godet annulaire 5 dont la paroi verticale disposée vers l'intérieur 6 est soudée sur le corps du composant. Sur la surface interne de la virole 4 dirigée vers le composant est soudé un élément d'appui tronconique 9 sur le périmètre de sa grande base disposée vers le haut. L'axe de l'élément tronconique 9 est confondu avec l'axe 2 com- mun à la traversée et au composant. Cet élément 9 est maintenu rigidement par un ensemble d'équerres de soutien telles que 10 fixées sur la virole 4.- Le diamètre de la petite base disposée vers le bas de cet élément tronconique est supérieur au diamètre extérieur du godet c'est-à-dire au diamètre de la virole 12 constituant la paroi-externe du godet. L'élément de fermeture 14 complétant le dispositif est constitué par un anneau torique 15 reposant sur la surface supérieure de l'élément tronconique 9 constituant la surface d'appui et une virole 16 soudée sur cet anneau torique, de façon que l'ensemble de l'élément de fermeture 14 présente une symétrie de révolution par rapport à l'axe 2. Sur la figure unique, les éléments constituant le dispositif de fermeture sont figurés dans leur poEition o cette fermeture est réalisée, le réacteur nucléaire étant en fonctionnement. Des vapeurs de sodium sont alors venues depuis la partie de la cuve renfermant le sodium'liquide jusque dans l'espace annulaire pour se condenser dans le godet 5 et constituer un joint de métal liquide 17 dans lequel trempe la partie inférieure de la virole 16. La partie inférieure de l'espace annulaire est ainsi isolée de la partie supérieure de cet espace se trouvant au-dessus du dispositif de fermeture puisque l'anneau 15 repose sur la surface supérieure de l'élé- ment tronconique 9 et assure une certaine étanchéité qui permet d'éviter la circulation trop intense de courants de convection et de vapeurs de sodium depuis la partie inférieure jusqutà la partie supérieure de l'es- pace annulaire 18 dans laquelle est envoyé de l'argon pour assurer lté- tanchéité. Lorsquton démonte le composant 1 et qu'on soulève ce composant suivant la direction de l'axe 2, le dispositif de fermeture 14 vient re- poser par l'intermédiaire de la partie inférieure de la virole 16 sur le fond du godet 5. L'ensemble du dispositif 14 est alors soulevé au-des- sus de l'élément d'appui tronconique 9. Lors de la remise en place du composant 1 aucune précaution spé- ciale n'est à prendre puisque, lorsque le composant descend dans sa posi- tion de service, le dispositif 14 vient en position sur l'élément d'appui 9 et se centre automatiquement par l'intermédiaire de l'anneau torique et de la surface tronconique d'appui. Lors de la montée en puissance du réacteur consécutive à son dé- marrage, des vapeurs de sodium viennent au niveau du godet 5 et remplis- sent à nouveau ce godet pour constituer un joint de métal liquide 17. Les principaux avantages de l'invention, ainsi qu'il est visible, sont donc que le dispositif de fermeture présente une bonne efficacité, qu'il se place correctement et automatiquement lors de la manutention du composant, que sa mise en place est ainsi très facile et que d'autre part il permet de s'affranchir des problèmes relatifs à la dilatation et au dé- placement du composant par rapport à la traversée. Mais l'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'être décrit; elle en comporte au contraire toutes les variantes. Ctest ainsi que le gDdet peut avoir une forme quelconque, sa section par un plan méridien visible sur la figure unique n'étant pas for- cément carrée ou rectangulaire. Le dispositif de fermeture 14 à symétrie de révolution autour de ltaxe 2 peut également avoir une forme différente de celle qui est re- présentée sur la figure et en particulier la virole 16 peut présenter une partie tronconique se raccordant à une partie cylindrique. La partie supérieure du godet peut également comporter une sur- face d'appui ou de guihge pour le dispo sitif de fermeture lors de la mise en place du composant. Enfin le dispositif suivant l'invention s'applique dans le cas de tous les réacteurs nucléaires refroidis par un métal liquide. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de fermeture pour limiter les courants de con- vection dans un espace annulaire autour d'un composant d'un réacteur nu- cléaire refroidi par un métal liquide, comportant une cuve fermée par une dalle horizontale de grande épaisseur dans laquelle sont ménagées des traversées cylindriques verticales pour le passage de composants amovibles disposés verticalement dans le réacteur et reposant sur la dalle, chacun des composants ménageant entre sa surface externe et la surface interne de la traversée un espace annulaire d'une certaine largeur, caractéisé par le fait qu'il comporte, à l'intérieur de l'espace annulaire - un godet annulaire solidaire du composant entourant sa paroi externe, - une surface d'appui tronconique ayant pour axe l'axe vertical commun au composant et à la traversée, fixée suivant le périmètre de sa grande ba- se à la traversée, le diamètre de sa petite base dirigée vers le bas étant supérieur au diamètre extérieur du godet fixé au composant, _ et un élément de fermeture à symétrie de révolution comportant une par- tie supérieure destinée à venir reposer sur la surface d'appui pour fer- mer totalement ltespace annulaire vers le haut lorsque le composant est mis en place dans le réacteur et une partie dirigée vers le bas consti- tuée par une virole dont le diamètre est intermédiaire entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur du godet annulaire, reposant dans le godet lors des manutentions du composant et assurant la fermeture de l'espace annulaire vers le bas lorsque le réacteur est en service, le go- det annulaire se remplissant de métal liquide dans lequel trempe alors la partie inférieure de la virole du dispositif de fermeture. 2.- Dispositif de fermeture suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la virole constituant la partie inférieure du dispositif de fermeture comporte une partie cylindrique et une partie tronconique.