Brevet FR2462655A1 — publié le 19810213

- 1 - G(nérateur nucléaire de vapeur L'invention concerne, de façon générale, un générateur nuelé- aire de vapeur et, plus particulièrement, un système de collecte des boues pour collecter les solides concentrés amenés par l'eau de recirculation dans un générateur nucléaire de vapeur. Il est bien connu de l'homme de l'airt des générateurs de vapeur, que ces derniers présentent intérieurement des espaces ou volu- mes o le courant du liquide ne s'écoule qu'a vitesse relative- ment basse, ce qui donne aux matières solides en suspension dans ce liquide une opportunité de se déposer dans une région o ils peuvent être collectés, relativement aisément, et re- tirés du générateur. Un exemple d'une telle disposition dans un générateur de vapeur du type à corps cylindrique et à tubes est présenté dans le brevet américain n0 3 916 844, générateur dans lequel l'eau d'alimentation à son entrée dans le corps cylindrique, est reçue dans une chambre de décantation à faible vitesse de li- quide. Cependant, cette chambre de décantation intercepte l'eau d'alimentation entrante qui ne présente pas une concentration très élevée en matières en suspension par unité de volume (bien qu'elle reçoive aussi l'eau de recirculation qui a une concen- tration plus élevée de particules en suspension, mais qui se trouve considérablement diluée, après son mélange dans la cham- bre, avec cette eau d'alimentation entrante). En conséquence, pour l'efficacité, un très grand volume d'eau d'alimentation à faible vitesse est nécessaire pour un enlèvement efficace des solides en suspension. L'invention a en conséquence pour but principal de créer un générateur de vapeur ayant une structure de collecte et d'en- lèvement des boues qui enlève efficacement ces boues et en évite le dépôt autour des extrémités inférieures des tubes -2 - d'échange de chaleur. A cet etfet, l'invention a pour objet un générateur nucléaire - de vapeur comprenant une enveloppe orientée verticalement, possédant un faisceau tubulaire d'échange de chaleur agencé dans sa partie inférieure pour générer de la vapeur et un dis- positif de séparation des gouttelettes de liquide agencé dans la partie supérieure, pour séparer tout liquide d'avec la va- peur générée dans la partie inférieure et traversant la partie supérieure, générateur caractérisé en ce qu'une chambre de collecte du liquide est disposée au-dessus du faisceau tubu- laire d'échange de chaleur et au-dessous du dispositif de sépa- ration afin de collecter en provenance de ce dernier; le liquide séparé de la vapeur, cette chambre de collecte ayant une tuyau- terie de soutirage connectée à sa partie inférieure pour évacuer du générateur de vapeur, les boues se déposant au fond de la chambre de collecte, le liquide débarrassé des boues étant ad- mis à déborder de cette chambre pour retourner au bas du géné- rateur de vapeur. De préférence, un dispositif d'écrans est ménagé pour minimiser la turbulence, encore qu'il permette un certain degré d'échange entre l'eau de recirculation entrante et l'eau de la chambre de laquelle les sédiments ont déjà été retirés. L'invention sera plus aisément comprise d'après la description d'un mode préférentiel de sa réalisation représenté, par le jeu d'un exemple unique, sur le dessin annexé dans lequel: - la figure unique est une coupe verticale de la partie supé- rieure d'un générateur de-vapeur. Un générateur vertical de vapeur à tubes en U du type générale- ment visé ci-dedans est décrit plus complètement dans le brevet j5 américain nO 4 079 701, auquel référence est faite pour la - 3 - description générale d'un générateur nucléaire de vapeur0 Un tel générateur de vapeur 10 possède un corps 12, cylindrique en général (sa partie supérieure 12a et une partie de raccorde- ment 12b étant représentées), en ermant, espacée annulairement, une chemise intérieure cylindrique 14 qui à son tour renferme un faisceau tubulaire à tubes en U 16. Une entrée d'eau d'ali- mentation 18 vers un tube de délivrance annulaire 20 est dispo- see dans l'espace annulaire entre corps cylindrique 12 et che- mise 14 et fournit l'eau d'alimentation qui, comme exposé dans le brevet cité en référence, circule en relation d'échange de chaleur avec le faisceau tubulaire 16, de sorte que cette eau d'alimentation est transformée en vapeurs L'extrémité supérieure de la chemise est fermée par une plaque, en général horizontale, 22, ayant une configuration centrale en cuvette comme en 24. La vapeur générée à l'intérieur de la chemise 14 le long de laquelle l'eau de recirculation circule vers le haut à travers une pluralité de séparateurs primaires de vapeur 26 s'étendant verticalement à partir de la plaque 22 et communiquant pour la vapeur avec l'intérieur de la chemise. L'extrémité supérieure de ces séparateurs 26 traverse une plaque supérieure 28 qui les supporte par cette extrémité laquelle sert au dégagement de la vapeur dans une chambre supérieure 30 dans le corps cylindrique 12, et les séparateurs 26 sont, de plus, supportés par une pla- que support intermédiaire horizontale 32. Une paire de séparateurs d'humidité à chevrons 34, 36 empilés verticalement sont supportés dans la chambre 30 en situation de circulation en série vis-à-vis de buses de sortie 26a des séparateurs primaires de vapeur, de telle sorte que la vapeur à l'intérieur de la chambre 30 doive passer par les séparateurs avant de quitter le générateur par une ouverture de sortie 38. - 4 - L'eau séparée de la vapeur par les séparateurs à chevrons 34, 36 est collectée dans des auges de collecte périphériques 40, 42 encadrant les séparateurs et est -éventuellement dirigée vers un bac de collecte 44 qui, à, son tour, est vidé en son centre par une tuyauterie d'évacuation centrale verticale 46 s'étendant à partir du bac, à travers la plaque supérieure 28 et la plaque support intermédiaire 32 pour se terminer au-des- sous et de façon sous-adjacente à la plaque de support inter- médiaire 32. Des pales de tourbillonnement de séparation de vapeur 48 sont disposées dans chaque séparateur primaire de vapeur 26 au voi- sinage de la buse de sortie 26a pour séparer initialement l'eau entraînée de la vapeur qui les traverse. L'eau séparée est cen- trifugée vers l'extérieur dans des buses tangentielles 50 ou des descentes d'eau annulaires 52, évacuant toutes deux l'eau sur la surface supérieure de la plaque support intermédiaire 32. Cette plaque support intermédiaire possède une pluralité d'ouvertures 54 pour évacuer par gravité l'eau séparée. Un tuyau d'évacuation plus petit 56 s'étend depuis une ouver- ture dans la plaque support supérieure 28 vers la plaque de support sousadjacente 32 pour évacuer l'eau séparée de la vapeur dans la chambre 30, et collectée sur la plaque supé- rieure 28. Ainsi, comme on le voit, toute l'eau condensée ou séparée à partir de la vapeur envoyée depuis la chemise 14 est collectée éventuellement et dirigée en retour sur une plaque supérieure 62 de la chemise. Une paroi cylindrique verticale 58 s'étend vers le haut à partir du bord périphérique de la plaque 22 pour devenir sous-adjacente à la plaque de support intermé- diaire 32, formant une chambre de collecte 60 dans laquelle toute cette eau séparée du flux de vapeur est éventuellement drainées -5- La plaque horizontale ou écran 62, se terminant généralement sur la paroi latérale 58, divise la chambre 60 en une partie supérieure bOa et une partie inférieure 60b. L'écran 62 con- tient une pluralité d'ouvertures horizontales 64 admettant un courant liquide ou un échange entre les deux chambres 60a et b. Une partie du courant correspondant traverse l'écran 62 dans sa partie centrale, s'écoulant vers le bas dans la chambre b. Ce courant circule dans une direction générale radiale, passant vers le haut à travers des ouvertures de l'écran 62 au voisinage de sa périphérie, et revenant dans la chambre 60a. Cette eau avec celle du courant qui n'a pas traversé l'écran 62 tombe en passant par dessus une lèvre périphérique 66 dans une chambre d'alimentation annulaire pour être mélangée avec l'eau d'alimentation et recyclée sur le faisceau tubulaire 16. Les ouvertures 64 de l'écran 62 sont dimensionnées de façon que le courant qui les traverse aie seulement un faible niveau d'une turbulence à petite échelle qui puisse se dissiper rapi- dement, de façon que le courant dans la chambre 60b puisse être largement tranquille. D'autres écrans 65 descendant dans la chambre 60b de l'écran 62 produisent des poches ou régions de liquide généralement stagnant, augmentant les possibilités pour les solides, de se déposer, de telle sorte que la quantité maximale de boues se dépose sur la surface supérieure de la plaque 22. Une tuyauterie de soutirage 68 s'étend à partir de la partie en cuvette 24 de cette plaque 22 pour gagner l'extérieur du corps cylindrique 12 pour permettre une évacuation occasionnelle ou continue des solides recueillis. Cet agencement crée ainsi une chambre de collecte pour recevoir le liquide séparé entratné dans la vapeur quand un tel liquide quitte le faisceau tubulaire. Un tel liquide contient une pro- portion relativement élevée des solides et, en conséquence, une partie importante des matériaux solides peuvent être décantés de ce liquide dans une chambre de réception relative- ment petite. -7- RLVLiNDICA'ïIONS 1, Générateur nucléaire de vapeur comprenant une enveloppe orientée verticalement, possédant un faisceau tubulaire d'échange de chaleur agencé dans sa partie inférieure pour générer de la vapeur et un dispositif de séparation des goutte- lettes de liquide agencé dans la partie supérieure pour séparer tout liquide d'avec la vapeur générée dans la partie inférieure et traversant la partie supérieure, générateur caractérisé en ce qu'une chambre de collecte du liquide (60) est disposée au- dessus du faisceau tubulaire d'échange de chaleur et au-dessous du dispositif de séparation (26, 34, 36) afin de collecter en provenance de ce dernier, le liquide séparé de la vapeur, cette chambre de collecte (60) ayant une tuyauterie de soutirage (68) connectée à sa partie inférieure pour évacuer du générateur de vapeur (12), les boues se déposant au fond de la chambre de collecte (60), le liquide débarrassé des boues étant admis à déborder de cette chambre pour retourner au bas du générateur de vapeur. Générateur selon la revendication 1, dans lequel le faisceau d'échange dans la partie inférieure de l'enveloppe est entouré par une chemise, générateur caractérisé en ce que la chambre (60) est agencée à l'extrémité supérieure de cette chemise (14). 3. Générateur selon les revendications 1 ou 2, dans lequel le dispositif de séparation comporte des tuyauteries verticales de vapeur (26) avec des pales de tourbillonnement (48) disposées a leur intérieur, générateur caractérisé en ce que ces tuyaute- ries de vapeur (26) s'étendent à travers la chambre (60) pour transporter la vapeur depuis la partie inférieure de l'envelop- pe, à travers ces tuyauteries de vapeur (26), jusqu'au-dessus de la chambre (60) et que les pales de tourbillonnement (48) sont agencées aux extrémités supérieures des tuyauteries de vapeur (26) au-dessus de la chambre (60)0 4. Générateur selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un écran perforé (62) s'étend à travers cette chambre (60), est écarté du bas de cette chambre (60) de façon à éviter la turbulence du liquide en-dessous de cet écran et à favoriser le dépôt des boues au bas de cette chambre (60). 5. Générateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chambre (60) possède une partie infé- rieure centrale en cuvette (24) et que la tuyauterie de souti- rage (68) est connectée à cette partie en cuvette (24).