Brevet FR2481507A1 — publié le 19811030

-1- Dispositif de réduction des contraintes thermiques dans le fond d'un échangur de chaleur vertical La présente invention concerne un dispositif de réduction des contraintes thermiques dans le fond d'un échangeur de chaleur vertical entre un métal alcalin liquide primaire réchauffé dans un réacteur nucléaire à neutrons rapides et un métal alcalin liquide secondaire, comportant un conduit axial d'introduction du métal alcalin liquide secondaire, entouré d'un faisceau tubulaire dans les tubes duquel le métal alcalin liquide secondaire circule vers le haut, et autour des tubes duquel le imétal alcalin liquide primaire circule vers le bas, et une chambre d'alimentation des tubes du faisceau, disposée au-dessous dudit faisceau et dudit tube d'alimentation, dont le fond est entouré d'une enveloppe remplie de métal alcalin liquide. Dans des échangeurs de ce genre, il apparaît des différences de température importantes en régime permanent et en régime transitoire, au cours des mises en route ou des changements d'allure, entre le métal alcalin liquide primaire, en général du sodium, sortant du faisceau tubulaire d'échange de chaleur, et le métal alcalin liquide secondaire arrivant à l'entrée des tubes du faisceau tubulaire. Cette différence de température est susceptible de créer des contraintes thermiques importantes dans la paroi du fond inférieur de l'échangeur, pouvant entraîner des déformations ou des ruptures. On a déjà proposé de pallier à ces différences de température en munissant le fond de l'échangeur d'un écran thermique, grâce à une double paroi entourant le fond de l'échangeur et à un écran de métal alcalin liquide enfermé entre le fond et la double paroi. Un tel écran, assez efficace pour réduire les différences de température, et donc les contraintes thermiques, en régime permanent, l'est beaucoup moins lors de régimes transitoires rapides. La présente invention a donc pour but de procurer un dispositif de réduction des contraintes thermiques qui soit efficace miême lors des régimes transitoires rapides, tout en restant simple et peu encombrant. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que l'enveloppe entourant le fond de la chambre d'alimentation des tubes du faisceau est munie d'au moins une ouverture d'alimentation en métal alcalin liquide primaire prélevé au bas du faisceau tubulaire, 248 1507 - 2 - et d'une ouverture de sortie dans son fond. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence à la figure du dessin annexé, un dispositif de réduction des contraintes thermiques selon l'invention. La figure représente la partie inférieure d'un échangeur entre sodium primaire issu d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides et sodium secondaire destiné à transmettre la chaleur à un circuit de production de vapeur d'eau surchauffée sous pression. La virole externe 1 entoure un faisceau tubulaire annulaire 2, dans les tubes duquel le sodium secondaire circule vers le haut. Ce dernier est introduit par le conduit axial 3 à double enveloppe dans la chambre 4 d'alimentation des tubes, au-dessous de la plaque tubulaire 5. Cette chambre 4 comporte un fond 6 en forme de calotte sphérique. Le fond est entouré de deux t8les parallèles 10, i1 déli- mitant un intervalle 12 formant écran thermique. Cet intervalle est alimenté par une ouverture annulaire 13 en sodium primaire sortant du faisceau tubulaire dans le sens des flèches 14 entre la périphérie de la plaque tubulaire 5 et la tôle 11. Après avoir circulé entre les tôles 10, 11, le sodium primaire sort par l'ouverture axiale 15 dans le sens des flèches 16. Ce circuit de sodium primaire, dont la particularité est de prélever un sodium dont la température reste très proche aussi bien en régime permanent qu'en régime transitoire rapide de la température de sodium froid d'entrée secondaire, permet donc de réduire - le gradient thermique dans l'épaisseur du fond au niveau de la liaison fond-plaque et l'écart des températures entre le fond et la plaque tubulaire inférieure; consécutifs à l'écart de température entre le sodium secondaire froid baignant la partie intérieure du fond puis traversant la plaque, et le sodium primaire plus chaud baignant l- partie extérieure-du fond. Ce dispositif assure une protection thermique efficace aussi bien en régime permanent qu'en régimes transitoires rapides côté primaire et côté secondaire, ce qui ne serait pas le cas pour un écran de sodium statique. 2 4 8 15 0 7 - 3 - Bien que le dispositif qui vient d'être décrit ci-dessus en référence à la figure paraisse la forme de réalisation préférable de l'invention, on comprendra que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir du cadre de l'invention, certaine de ses organes pouvant être remplacés par d'autres qui joueraient un r8le technique analogue. ' 2 48 1507 - 4 - REVENDICATION Dispositif de réduction des contraintes thermiques dans le fond d'un échangeur de chaleur vertical entre un métal alcalin liquide primaire réchauffé dans un réacteur nucléaire à neutrons rapides et un métal alcalin liquide secondaire, comportant un conduit axial. (3) d'introduction du métal alcalin liquide secondaire, entouré d'un faisceau tubulaire (2) dans les tubes duquel le métal alcalin liquide secondaire circule vers le haut, et autour des tubes duquel le métal alcalin- liquide primaire circule vers le bas, et une chambre (4) d'alimentation des tubes du faisceau, disposée au-dessous dudit faisceau et dudit tube d'alimentation, dont le fond est entouré d'une enveloppe (12) remplie de métal alcalin liquide, caractérisé en ce que ladite enveloppe est munie d'au moins une ouverture (13) d'alimentation en métal alcalin liquide primaire prélevé au bas du faisceau tubulaire, et d'au moins une ouverture de sortie (15) dans son fond.