Brevet FR2461336A1 — publié le 19810130

La presente invention concerne un perfectionnement au circuit d'alimentation en sodium du coeur d'un reacteur nucleaire, et concerne plus particulièrement la zone comprise entre la sortie des pompes de circulation primaire et le coeur proprement dit. Dans un reacteur nucléaire à neutrons rapides, à refroidissement par sodium liquide et a' à changeurs primaires integrés, la cuve est globalement séparée en deux zones. La partie centrale au-dessus et irmne- diatement autour du coeur, contient le sodium chauffe lors de son passage autour des assemblages du coeur où il a absorbé les calories engen dre'es par les reactions nucléaires ; le sodium primaire "chaud" traverse ensuite des échangeurs noyes dans la cuve, où il cède une partie de sa chaleur au circuit secondaire. Le sodium "froid" sortant des échangeurs est confiné dans une zone annulaire separée de la zone chaude par une ou deux cloisons generalement appelées redans, et traversées par les échangeurs.Les pompes de circulation primaire sont immergées dans la zone froide et refoulent le sodium froid vers le coeur, par des tuyauteries qui relient leurs sorties à un caisson de répartition et de distribution situé juste sous les assemblages combustibles, et dans l-equel slétablit une égale repartition du flux de sodium dans les différentes parties du coeur. Dans une telle disposition usuelle, les pompes sont portees par une structure supportant également le caisson de distribution. A chaque variation de regime les tuyauteries de liaison entre les sorties des pompes et le caisson distributeur sont à des températures différen- tes de celles des structures portantes, et il en resulte des contraintes thermiques importantes. I1 est donc necessaire d'utiliser des soufflets qui puissent assurer à la fois ltétanchéité entre zones froide et chaude, et la compensation d'une partie des dilatations thermiques différentielles. De tels soufflets sont des pièces délicates à realiser car elles sont soumises à des conditions de fonctionnement difficiles en raison des conditions de pression et de température.De plus, ces pièces doivent être prévues pour durer aussi longtemps que la centrale. La présente invention permet une simplification de structure et un allègement de toute cette zone de liaison entre les pompes de circulation et le caisson de repartition sous le coeur, ce qui se traduit par une tres sensible diminution des risques de détérioration, et en de- finitive une augmentation de la fiabilité du réacteur. L'invention constitue donc un perfectionnement au circuit dla- limentation en sodium du coeur d'un réacteur nucléaire à cuve à echangeurs intégrés, dans laquelle le sodium froid après passage dans les échangeurs primaires, est recueilli dans un compartiment annulaire d'où il est repris par des pompes vers au moins une canalisation aboutissant à un caisson distributeur disposé sous le coeur du reacteur. Selon l'in- vent ion, le caisson distributeur est radialement prolongé par un collecteur périphérique débordant au-delà de la paroi de séparation entre le compartiment annulaire du sodium froid et la partie centrale de la cuve contenant le sodium chaud, le collecteur étant fermé à sa périphérie et intérieurement totalement ouvert sur le caisson distributeur ; les canalisations d'amenée de sodium froid, raccordes à la fermeture périphé- rique du collecteur, sont détermins pour supporter le poids de la pompe qui les alimente et les efforts résultant de son fonctionnement, de fanon à constituer le seul support de ces pompes. L'invention sera mieux comprise en se reférant à un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple et représente par les figures annexées qui montrent de façon très simplifiée une partie de la cuve dtun reacteur à échangeurs intégrés, cette partie étant choisie dans une zone comportant une pompe de circulation du sodium liquide. La figure 1 est une coupe radiale selon I-I de la figure 2. La figure 2 est une coupe horizontale selon II-II de la figure 1. On retrouve sur ces figures des structures usuelles dans une cuve de réacteur à neutrons rapides dont le coeur est refroidi par sodium liquide, et dont les échangeurs et pompes primaires sont disposes dans la cuve elle-meme. De fanon usuelle la cuve 1 du réacteur comporte une structure 2 pour appui du coeur 3 sur le fond de la cuve, avec interposition d'un caisson 4 de répartition entre les divers assemblages 5 du coeur. La zone supérieure centrale 7 de la cuve constitue donc la zone du sodium chaud, après son passage entre les assemblages. Le sodium chaud, repris à la partie supérieure de la cuve, traverse des échangeurs verticaux non représentés sur les figures, où il cède une partie des calories transportées à un fluide secondaire, pour aboutir en sortie des échan- geurs dans le compartiment annulaire péripherique 9 qui constitue le collecteur de confinement du sodium froid. Le compartiment 9 est séparé de la zone du sodium chaud par un double cloisonnement annulaire ou redans 10 et 11. Les pompes 13 de circulation du sodium liquide, dont une seule est représentée sommairement sur les figures, sont immergées dans le compartiment 9, et reçoivent leur mouvement du haut de la cuve par les colonnes 14 qui traversent les redans il et 12.Le diffuseur 15 de la pompe est raccordé à deux tubulures de sortie 16 par lesquelles le sodium liquide froid est recyclé vers le coeur. Le caisson distributeur proprement dit 4, qui comporte de fa çon usuelle une structure recevant les divers supports des assemblages verticaux 5 est ici prolongé radialement conformément à l'invention par un collecteur annulaire 18 de même hauteur que le caisson 4, et qui scétend jusqutau-delà des redans 10 et 11 pour venir en légère saillie à ltintérieur du compartiment 9 du sodium froid. Les redans 10 et 11 viennent en appui sur le plateau supérieur de ce collecteur 18. Le collecteur 18 est raidi par les nervures verticales radiales 19 de fa çon à pouvoir supporter le dispositif de protection neutronique latera- le 20.Le collecteur 18 est entièrement ouvert sur le caisson 4, et ferme à sa périphérie par une partie torique 21, sur laquelle vient se raccorder l'autre extremité des tubulures 16 d'alimentation en sodium froid. On voit clairement ici que, par rapport aux dispositions usuelles antérieures où les tubulures d'alimentation en sodium froid s'étendaient depuis le diffuseur des pompes jusqu'au caisson distributeur 4, on a ici considérablement raccourci ces tubulures avec en contrepartie une sorte d'extension du caisson distributeur par le collecteur périphérique 18 qui arrive maintenant jusqu'au compartiment 9. Cette disposition présente tout dlabord l'avantage d'assurer une meilleure régularite dtécoulement du sodium froid, puisqu'avant d'arriver au caisson distributeur proprement dit 4, le flux de sodium débouchant des tubulures 16 est d'abord réparti dans la partie torique exterieure 21 du collecteur 18, puis dirige radialement vers la partie centrale 4 par les nervures 19. Mais il apparaît également un avantage plus marquant encore dans le fait que les tubulures 16 qui trouvent un appui ferme, sans créer des contraintes locales dangereuses, sur la partie torique exté- rieure 21 du collecteur 18, et dont la rigidité est déjà très amelio- rée par leur raccourcissement dû à ltextension du caisson 4, peuvent maintenant être déterminées pour servir de support des pompes 13 qui les alimentent, ctest-à-dire pour soutenir à elles seules le poids des pompes et les efforts engendrés par leur fonctionnement ; ces efforts sont alors reportes sur ltensemble caisson-collecteur. On observera donc, dans la disposition ainsi réalisée selon l'invention, un allègement général de l'installation pr la disparition des consoles supports de pompes, cette fonction étant maintenant assurée par les tuyauteries d'alimentation raccourcies. En outre ces tuyauteries sont maintenant soustraites aux effets de dilatation thermique différentielle, ce qui permet la suppression des soufflets d'étanchéité, et par là la suppression d'un risque de défaillance sur des organes inaccessibles sur un réacteur en service. Bien entendu l'invention n!est pas strictement limitée au mode de réalisation qui vient prêtre decrit à titre d'exemple, mais elle cou vre également les réalisations qui n'en diffèreraient que par des détails, par des variantes dtexécution ou par l'utilisation- de moyens équivalents. REVENDICATIONS 1.- Perfectionnement au circuit d'alimentation en sodium du coeur d'un réacteur nucléaire à cuve à échangeurs intégrés, dans laquelle le sodium froid après passage dans des échangeurs primais, est recueilli dans un compartiment annulaire d'où il est repris par des pompes vers au moins une canalisation aboutissant à un caisson distributeur disposé sous le coeur du réacteur, caracterisé par le fait que le caisson distributeur est radialement prolonge par un collecteur périphérique débordant au-delà de la paroi de séparation entre le compartiment annulaire du sodium froid et la partie centrale de la cuve contenant le sodium chaud, le collecteur étant fermé à sa périphérie et intérieurement totalement ouvert sur le caisson distributeur, et par le fait que les canalisations d'amenée de sodium froid, raccordées à la fermeture périphérique du collecteur, sont déterminées pour supporter le poids de la pompe qui les alimente et les efforts résultant de son fonctionnement, de façon à constituer le seul support de ces pompes. 2.- Dispositif selon revendication 1, caractérisé par le fait que le collecteur périphérique est muni de nervures radiales internes.