Brevet FR2463970A1 — publié le 19810227

La présente invention se rapporte à un filtre de type à cartouche pour séparer des particules solides contaminantes de l'eau de refroidissement en circulation d'une centrale nucléaire. Les attaques chimiques, dans les centrales nucléaires, provoquent la formation d'oxydes ou d'autres substances à la surface de divers éléments de construction, par exemple à la surface intérieure de la cuve du réacteur, dans des conduits, ou à la surface d'éléments constituants inclus dans le coeur du réacteur. Les écoulements et l'abrasion font que ces oxydes ou d'autres substances se détachent sous la forme de particules mi- nuscules de divers éléments de machines, tels que des valves, des pompes, etc. Comme il se forme des produits contaminants qui circulent dans un environnement ayant une radioactivité élevée, il se forme des isotopes radioactifs dans les particules. C'est ainsi, par exemple, qu'à partir d'une matière d'alliage comme le cobalt,il peut se former l'isotope radioactif Co 60. Cela signifie qu'un fltecontenant une quantité considérable de matières séparées est très radioactif et que sa manipulation implique des problèmes spéciaux en raison de la radiation émise par la matière filtrante. Les filtres doivent être entourés d'une protection contre les radiations et les échanges de la matière filtrante doivent s'effectuer par des opérations télécommandées. L'invention vise un filtre dans lequel l'échange de la matière filtrante peut s'effectuer d'une manière simple, même si le niveau de radiations est élevé. Ce niveau de radiations peut dépasser 1000 mrem/heure au voisinage immédiat du filtre. Le filtre suivant l'invention a la forme d'un filtre detypeà cartou- chedans lequel une cartouche de filtre peut être placée aisément dans un boîtier de filtre ou en être enlevée par des moyens sim- ples télécommandés. Un boîtier de filtre ayant une ouverture et un couvercle au sommet peut être adapté à une ou à plusieurs car- touches de filtre ayant une matière filtrante qui retient les produits contaminants présents dans l'eau de refroidissement du réacteur, principalement les particules solides. Il est bon que les boîtiers de filtres soient cylindriques et soient disposés verticalement. Un boîtier de filtre est muni du côté intérieur d'un épaulement dirigé vers l'intérieur qui affecte la forme d'un siège de valve. Cet épaulement est destiné à supporter une ou plusieurs cartouches de filtre suspendues librement et ayantde)a matière filtrante. Au moins une cartouche de filtre est assemblée à un anneau dirigé vers l'extérieur,qui est destiné à coopérer de manière étanche avec l'épaulement du bottier et à supporter une ou plusieurs cartouches. Dans le mode de réalisation décrit, le boîtier de cartouche est subdivisé en deux chambres distinctes. De l'eau contaminée est envoyée dans la chambre au-dessus de la cartouche, tandis que de l'eau propre est recueillie dans la chambre inférieure et est retournée à la cuve du réacteur. Le filtre est avantageusement monté dans un circuit parallèle au courant d'eau principal du réacteur. Seule une petite partie du courant passe dans ce circuit de nettoyage. De préférence - l'anneau supportant le filtre de type à cartouche est en contact direct avec l'épaulement affectant la forme d'un siège -de valve du bottier de filtre, ce qui crée un contact métallique entre ces deux éléments; - l'épaulement ayant la forme d'un siège de valve du boîtier de filtre a une face conique inclinée vers l'intérieur; - l'anneau-support relié à la cartouche de filtre a une face sphérique destinée à coopérer avec la face inclinée de l'épaulement du bottier de filtre; - le couvercle du boîtier de filtre est muni de moyens de prise pour des dispositifs élévateurs et le couvercle et la cartouche sont réunis de manière à ce que la cartouche accompagne le couvercle quand celui-ci est soulevé; - le couvercle du bottier de filtre et une cartouche sont réunis en permanence l'un à l'autre, par exemple par des boulons,de manière à ce qu'un certain mouvement axial entre le couvercle et la cartouche de filtre soit possible. Plusieurs cartouches de filtre peuvent être placées dans un seul boîtier de filtre. Les cartouches peuvent être montées en série ou en parallèle. Plusieurs bottiers de filtre peuvent être incorporés dans un seul groupe de filtration. Ces bottiers peuvent être montés en série ou en parallèle. Dans les cartouches de filtre, on peut placer la matière filtrante entre des tendeurs du côté de l'entrée et de la sortie. Une cartouche peut avoir deux tendeurs annulaires concentriques compensateurs de jeu entre lesquels est placé un lit filtrant annulaire, dans lequel de l'eau s'écoule radialement. Elle peut être aussi munie de tendeurs à ses extrémités et l'eau passe alors axialement dans le lit filtrant disposé entre les tendeurs. Le lit filtrant peut être constitué de rognures de fils métalliques. Les produits contaminants sont absorbés dans une grande mesure à la surface de la matière du lit filtrant. Une cartouche de filtre peut être assemblée au couvercle d'un bottier de filtre de manière à ce que, lorsque l'on soulève le couvercle, la cartouche ou les cartouches soient soulevées en même temps que lui.Pendant le sa1- vement par un dispositif élévateur, et pendant le transport dans un dispositif de protection contre les radiations, le couvercle constitue une protection excellente contre les radiations, en particulier contre celles dirigées vers le haut. Pour augmenter la force de contact entre l'épaulement du boîtier de filtre et l'anneau conjugué qui supporte la cartouche ou les cartouches, on peut disposer une pile de ressorts entre le couvercle et la cartouche de filtre. Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple la figure l représente un filtre et sa position dans une centrale nucléaire; la figure 2 illustre l'enlèvement de cartouches de filtres; les figures 3 et 4 représentent des filtres de modèles différents; et les figures 5 et 6 sont des vues à échelle agrandieres- pectivement en coupe suivant un plan vertical et suivant un plan horizontal,d'une cartouche de filtre du type illustré à la figure 3. Aux figures, la référence l désigne un espace délimité par des parois 2 et par un couvercle 3 en béton. Le couvercle comprend une portion 3a extérieure annulaire et une portion 3b intérieure. Dans l'espace 1 est logée une unité 4 de filtration. Cette unité comprend un bottier 5 cylindrique de filtre et un couvercle 6 amovible fixé au bottier 5 par des boulons 9. Le bottier de filtre communique avec le système d'eau de refroidis- sement primaire d'un réacteur, par un conduit 7 d'alimentation, et par un conduit 8 de retour. Comme l'unité 4 communique avec le système d'eau de refroidissement primaire du réacteur, elle doit être dimensionnée pour résister à la même pression que ce système, habituellement de 70 bars environ dans un réacteur à eau bouillante. Il peut être bon aussi que l'unité soit adaptée à résister à la température de la vapeur d'eau qui est de 300'C environ. Deux cartouches 10 et 11 de filtre sont montées dans le bottier. La cartouche 10 supérieure est réunie à une portion 12 d'entrée afin de se rendre maître de la direction de l'écou- lement de l'eau à l'entrée de la cartouche. La portion 12 d'en- trée est assemblée au couvercle 6. Lorsqu'on retire les cartou- ches 10 et 11, le couvercle 3b en béton est enlevé et un disposi- tif 13 de protection contre les radiations est appliqué, comme illustré à la figure 2, au-dessus de l'ouverture 14. Une tige 15 est reliée au couvercle 6 et l'ensemble,constitué du couvercle 6, de la portion 12 d'entrée et des cartouches 10 et llpest soulevé dans le dispositif 13 de protection contre les radiations. Le couvercle 6 forme une protection contre les radiations, notamment celles qui sont dirigées vers le haut. Ce dispositif 13, avec son contenu, est enlevé, les cartouches 10 et il de la portion 12 d'entrée sont séparées, les cartouches 10 et 11 pouvant être coulées dans du béton et stockées à la manière classique. Comme le montrent au mieux les figures 3, 4 et 5, la portion supérieure du boîtier 5 de filtre a un diamètre plus grand que la portion inférieure. A l'endroit o le diamètre chan- ge de dimension, est formé un épaulement 16 qui a une face 17 inclinée comme un siège de valve. La cartouche 10 supérieure est munie d'un anneau 20 ayant une face 21 sphérique destinée à coo- pérer de manière étanche avec la face 17 inclinée de l'épaulement 16 à l'endroit o le diamètre du boîtier 5 change de dimension. Les faces 17 et 21 sont en contact direct et l'étanchéité est obtenue entre ces deux faces métalliques.Fr cet anneau 20 et parla cartouche 10 le bottier de filtre est subdivisé en deux chambres 22 et 23. Les cartouches 10 et 11 sont suspendues à cet anneau et pendent librement dans le boîtier 5 de filtre. Grâce à cet agencement des faces 17 et 21, qui coopèrent l'une avec l'autre et assurent une étanchéité l'une contre l'autre, les cartouches et 11 de filtre sont centrées automatiquement lorsqu'elles sont insérées et on obtient un contact uniforme et fiable entre les faces, et donc un joint excellent et fiable sans utilisation de joints d'étanchéité de quelque sorte que ce soit. En diminuant l'angle aigu de la face 17 conique, on peut augmenter la pression superficielle à la valeur souhaitable pour obtenir une bonne étanchéité. Le conduit 7 d'alimentation débouche dans la chambre 22 supérieure, tandis que le conduit 8 de retour débouche dans la chambre 23 inférieure. La cartouche il supérieure comprend un manchon 24 ayant des brides 25 et 26. La cartouche il inférieure comprend un manchon 27, une bride 25a et une portion 28 annulaire de fond. La portion 12 d'entrée est munie de brides 30 et 31. Les cartouches 10 et il sont réunies par les brides 26 et 25a et par les boulons 32. La portion 12 d'entrée et la cartouche 10 sont reliées par les brides 25 et 30 et par les boulons 33. La portion 12 d'entrée est reliée au couvercle 6 par la bride 31 et par les boulons 34. Les boulons 32 et 33 sont soudés aux brides et 25a, les brides 26 et 30 étant munies d'ouvertures pour des têtes de boulons et de fentes pour des tiges de boulons. Les têtes de boulons sont insérées dans une ouverture, puis les cartouches sont tournées de manière à ce que les tiges de boulons soient insérées dans les fentes. Les dispositifs de connexion sont ainsi du type à baïonnette. Entre le couvercle 6 et la bride 31 sont prévus des ressorts 29 qui pressent toute la cartouche avec une force accrue sur la face 17. La matière 35 filtrante est placée entre deux tendeurs 36 et 37 annulaires concentriques respectivement disposés entre la plaque 38 et l'anneau 40 d'une part et l'anneau 41 et le fond 28 d'autre part. Comme le montrent les figures 5 et 6, les tendeurs sont constitués respectivement d'anneaux 42 et 43 et de rondelles 44 et 45. Ces anneaux 42 et 43 et ces rondelles 44 et 45 sont maintenus ensemble par des boulons 46. L'épaisseur de l'intervalle est choisie quelque peu plus petite que la dimension de grains de la matière 35 filtran- te. Si l'on utilise des rognures de fils métalliques ayant une longueur de 0,4 mm et un diamètre de 0,4 mm, on utilise opportu- nément des rondelles ayant une épaisseur de 0,2 mm. Dans le filtre suivant la figure 3, l'eau s'écoule du tube 7 d'entrée dans la chambre 22 et, de là, dans la portion 12 d'entrée, la chambre 47 et, vers le bas, dans les intervalles 48 et 50 compris entre les tubes 24 et 27 et les tendeurs 36 radialement en traversant la matière 35 filtrante et, dans Lees- pace 51 central, puis vers le bas dans l'espace 23, et ressort par le conduit 8 de retour. Dans le filtre suivant la figure 4, les couvercles 51 et 52 et les fonds 53 et 54 comprennent des tendeurs 55, 56, 57 et 58. De la matière 60 filtrante est présente entre les tendeurs. Le couvercle 51 et le fond 53 sont reliés par un manchon 61 de manière à former un intervalle 62 entre ce manchon 61 et le manchon 24. Le couvercle 52 et le fond 54 sont reliés par le manchon 27 et par le manchon 63, ce qui forme un espace annulaire pour la matière 60 filtrante. Le manchon 63 forme un canal 64 axial. Le fond 65 de la cartouche 10 de filtre est muni d'un manchon 66 tubulaire et le couvercle 52 d'un manchon 67 de sorte que les cartouches 10 et 11 sont reliées ensemble et qu'une com- m.n otkrn est obtenue entre l'espace 68da la cartouche 10 et le canal 64 qui traverse la cartouche 11. De l'eau traverse le tendeur 55, axialement la matière filtrante et le tendeur 56 pour aller à l'espace 68 et, de là., par le canal 64 à la chambre 23. Une autre partie de l'eau s'écoule à partir de l'espace 47, en traversant l'intervalle 62, vers le bas en direction de la cartouche 11, en traversant le tendeur 57, la matière 60 filtrante et le tendeur 58, pour aller à la chambre 23. Dans le filtre, on peut utiliser des cartouches de filtre de formes différentes et de matières différentes de celles qui ont été données aux modes de réalisation illustrés. C'est ainsi, par exemple, que les cartouches de filtre peuvent être des filtres plans de natures différentes. ?463970 REVENDICATIONS 1. Filtre de type à cartouche, pour séparer des particu- les radioactives de l'eau de refroidissement du réacteur de cen- trales nucléaires, comprenant un boîtier de filtre communiquant avec un circuit d'eau de refroidissement et destiné à contenir une ou plusieurs cartouches de filtre, caractérisé en ce que le boîtier (5) de filtre a une ouverture qui est fermée par ou cou- vercle (6) au sommet et la partie supérieure du boîtier de filtre comprend un épaulement (16) dirigé vers l'intérieur qui affecte la forme d'un siège de valve et est destiné à supporter une car- touche (10, 11) de filtre suspendue librement et contenant de la matière (35) de filtration retenant les particules, et une cartou- che (10) de filtre, ou un élément supportant cette cartoucheest munie d'un anneau (20) destiné à coopérer avec étanchéité avec l'épaulement (16) qui a la forme d'un siège de valve, et à sup- porter la cartouche (10, 11) de filtre et, ensemble avec la car- touche (10, 11) de filtre, à subdiviser le boîtier (5) de filtre en deux chambres (22, 23) distinctes qui communiquent avec le circuit d'eau de refroidissement du réacteur par des conduits (7, 8) distincts. 2. Filtre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau (20) supportant le filtre (4) de type à cartouche est en contact direct avec l'épaulement (16) affectant la forme d'un siège de valve du boîtier (5) de filtre, ce qui crée un contact métallique entre ces deux éléments. 3. Filtre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaulement (16) ayant la forme d'un siège de valve du bol- tier (5) de filtre a une face (17) conique inclinée vers l'inté- rieur. 4. Filtre suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'anneau (20) support relié à la cartouche de filtre a une face (21) sphérique destinée à coopérer avec la face (17) incli- née de l'épaulement (16) du boîtier de filtre. 5. Filtre suivant l'une des revendications 1 à 4, carac- térisé en ce que le couvercle (6) du boîtier de filtre est muni de moyens de prise pour des dispositifs élévateurs et le couver- cle (6) et la cartouche (10,11) sont réunis de manière à ce que la cartouche (10, 11) accompagne le couvercle (6) quand celui-ci est soulevé. 6. Filtre suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le couvercle (6) du bottier (5) de filtre et une cartouche (10, 11) sont réunis en permanence l'un à l'autre, par exemple par des boulons (34) de manière à ce qu'un certain mouvement axial entre le couvercle (6) et la cartouche (10, 11) de filtre soit possible. 7. Filtre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs cartouches (10, 11) de filtre sont inclues dans un seul bottier (5) de filtre, et peuvent ôtre montées en série ou en parallèle. 8. Filtre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs filtres de type à cartouche montés en parallèle ou en série sont inclus dans un seul groupe de filtres. 9. Filtre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les cartouches (10, 11) de filtre comprennent deux tendeurs (36, 37) concentriques compensateurs de jeux entre lesquels il y a un espace annulaire ayant un lit (35) filtrant dans lequel l'eau s'écoule radialement. 10. Filtre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les cartouches (10, 11) de filtre sont munies à leur extré- mité de tendeurs (55, 56, 57, 58) compensateurs de jeux et l'espace compris entre ces tendeurs contient un lit (60) filtrant dans lequel l'eau s'écoule axialement. 11. Filtre suivant la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la matière filtrante du lit (35, 60) filtrant consiste en des rognures de fils métalliques.