Brevet FR2503436A1 — publié le 19821008

Réacteur nucléaire La présente invention concerne un réacteur nucléaire comportant un coeur qui émet des radiations et une cuve dans laquelle le coeur est enfermé et qui est destinée à la circulation ou à l'écoulement d'un fluide réfrigérant. Dans de tels réacteurs, les radiations produisent de la chaleur dans la cuve qui sert d'enceinte au coeur, les écarts de température ainsi provoqués étant fonction de la densité de puissance. La densité de puissance peut présen- ter des différences dans le sens périphérique du coeur du réacteur, de sorte qu'il n'est pas exclu qu'il puisse se produire des contraintes thermiques et des bombements de la cuve constituée par des tôles, si l'on omet de prendre des mesures de protection particulières. Ces mesures de pro- tection, parmi lesquelles on songe, par exemple, à des ren- forcements mécaniques, à la pose d'étais, etc, peuvent à leur tour entraîner à nouveau un échauffement et des con- traintes thermiques, et nécessiter en outre des dépenses excessives, de sorte que la présente invention recherche une solution meilleure au problème posé par le dégagement non uniforme de la chaleur. La présente invention prévoit que laparoi de la cuve présente des rainures-parallèles dont la profondeur est égale ou supérieure à un quart de l'épaisseur de paroi et dont l'espacement est au maximum égal à la profondeur. Grâce à ces rainures dont la largeur est avantageuse- ment au moins égale à la profondeur, la réduction du déga- gement de chaleur obtenue, par rapport à ce qui se passe dans une cuve sans rainures, est bien plus importante que la diminution de la résistance mécanique entraînée par la présence des rainures. En même temps, la dissipation de la chaleur est améliorée au point de réduire considérablement les écarts de température. De ce fait, les sollicitations mécaniques se trouvent, elles aussi, réduites. La présente invention offre par conséquent la possibilité de réaliser de façon plus légère, et notamment de rendre plus minces, les parois de la cuve. La présente invention convient particulièrement bien pour les enceintes du coeur, des réacteurs à eau légère. Il est avantageux que, dans une enceinte entourant le coeur d'un réacteur à eau pressurisée, la profondeur des rainures soit approximativement égale à la moitié de l'épaisseur de paroi. On peut alors déjà obtenir une amélioration sensible lorsque, l'enceinte du coeur étant constituée par des par- ties de paroi perpendiculaires les unes aux autres et qui forment, par rapport au coeur, des angles intérieurs fai- sant face à celui-ci et des angles extérieurs tournés vers le côté opposé, lesdites parties de paroi présentent des rainures seulement dans la zone des angles intérieurs fai- sant face au coeur, par exemple sur la moitié de la largeur des parties de paroi, comme constituant les zones qui pré- sentent un dégagement de chaleur particulièrement important. Il est cependant parfaitement possible de prévoir que tou- te la paroi de la cuve, à l'exception des points de fixa- tion ou de raccordement, présente des rainures, à savoir sur la face tournée vers le coeur ou sur la face tournée vers le côté opposé au coeur ou même sur les deux faces. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de--la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin an- nexé, sur lequel: - la figure 1 est une coupe partielle de l'enceinte du coeur d'un réacteur à eau pressurisée; et - -la figure 2 est une vue latérale correspondante. L'enceinte 2 du coeur 1 d'un réacteur nucléaire, la- quelle est adaptée aux éléments combustibles carrés non représentés, constitue une cuve composée de tôles planes séparées qui forment les parties de paroi 3, 4, 5, etc. Ces tôles sont en acier austénitique et présentent une épais- seur de paroi D = 23 mm. Elles sont perpendiculaires les unes auxautres et forment, par rapport au coeur, des angles intérieurs 6, faisant face à celui-ci, et des angles exté- rieurs 7, tournés vers le côté opposé. Les parties de paroi 3, 4, 5, présentent, sur la face extérieure, tournée vers le côté opposé au coeur 1, des rainures parallèles 8 dont la section est approximativement carrée, ainsi qu'on le voit sur la figure 1. La profondeur T des rainures 8 est de 13 mm, et donc égale à plus de la moitié de l'épaisseur de paroi D. L'espacement A entre deux rainures voisines est, lui aussi, égal au maximum à 13 mm, et de préférence inférieur à cette valeur, et n'est limité que par la résistance mécanique minimale. La largeur B des rainures, qui doit au minimum être égale à 10 mm pour as- surer un refroidissement efficace, est elle aussi de 13 mm dans l'exemple de réalisation représenté. Elle peut cepen- dant être plus grande. On voit sur la figure- 2 que les rainures 8 occupent pratiquement toute la face intérieure de l'enceinte du coeur. Seule la zone 10, prévue pour la fixation et comportant les perçages 11 pratiqués pour les points de raccordement, en est exempte sur une largeur d'environ 40 mm. Le sens longitudinal des rainures coincide avec le sens d'écoule- ment de l'eau de refroidissement, qui parcourt l'enceinte 2 du coeur à faible vitesse et le coeur 1 du réacteur à grande vitesse, de bas en haut. En tout état de cause, les nier.vures 9 créées par l'espacement A entre les rainures 8 - doivent, dans toute la mesure du possible, ne pas gêner l'écoulement du fluide réfrigérant, qu'il est souhaitable d'assurer pour la dissipation de la chaleur. Les calculs ont indiqué que la présente invention permet de réaliser, de façon nettement plus avantageuse qu'avec les tôles massives habituellement utilisées, l'ab- sorption du dégagement non uniforme de la puissance dans l'enceinte 2 du coeur, puissance due au rayonnement des neutrons et aux rayons gamma et qui est, par exemple, de 14 300 kW/m3 à l'endroit E marqué par un cercle dans l'an- gle intérieur 6 qui fait face au coeur, tandis que l'en- droit F, marqué par une croix dans l'angle extérieur tour- né vers le côté opposé au coeur, est soumis à une sollici- tation inférieure au quart de cette puissance, à savoir 3000 kW/m3. Les autres conditions étant identiques, les écarts de température entre les endroits E et F, qui sont à une distance d'environ 200 mm, ont été réduits d'environ K à 10 K ou moins, c'est-à-dire à un quart. Ceci permet de réduire les sollicitations subies, non seulement par les différentes tôles 3, 4, 5, etc, mais aussi par les raccords des tôles. RD.î:DICATIONS 1.- Réacteur nucléaire comportant un coeur qui émet des radiations et une cuve dans laquelle le coeur est en- fermé et qui est destinée à la circulation ou à l'écoule- ment d'un fluide réfrigérant, caractérisé en ce que la pa- roi (2) de la cuve présente des rainures parallèles (8) dont la profondeur (T) est égale ou supérieure à un quart de l'épaisseur de paroi (D) et dont l'espacement (A) est au maximum égal à la profondeur (T). 2.- Réacteur nucléaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur (B) des rainures (8) est au moins égale à la profondeur (T). 3.- Réacteur nucléaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans une enceinte (2) entourant le coeur (1) d'un réacteur à eau pressurisée, la profondeur (T) des rainures est approximativement égale à la moitié de l'épaisseur de paroi (D). 4.- Réacteur nucléaire selon la revendication 3, l'enceinte du coeur étant constituée par des parties de paroi perpendiculaires les unes aux autres et qui forment, par rapport au coeur, des angles intérieurs faisant face à celui-ci et des angles extérieurs tournés vers le côté op- posé, caractérisé en ce que les parties de paroi (3, 4, 5) présentent des rainures (8) au moins dans la zone des an- gles intérieurs (6) faisant face au coeur. 5.- Réacteur nucléaire selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé eh ce que toute la surface de la cuve (2), à l'exception des points de fixa- tion ou de raccordement, présente des rainures (8).