Brevet FR2502760A1 — publié le 19821001

La présente invention concerne des ensembles de chauffage et en particulier un type d'ensemble de chauffage qui utilise la chaleur de désintégration de matières irradiées, et plus précisément, bien que non exclusivement, le chauffage des volumes des habitations, des locaux industriels, des bureaux et d'autres bâtiments, par mise en oeuvre de la chaleur dissipée par désintégration de déchets nucléaires vitrifiés. L'ensemble de chauffage selon l'invention comporte une enveloppe de stockage de matière irradiée, associée à un système d'échange de chaleur, un dispositif destiné à former un courant d'air sur le système d'échange de chaleur afin que de la chaleur soit extraite de la matière et que la température de celle-ci reste au-dessous d'une valeur prédéterminée, un conduit d'évacuation destiné à évacuer l'air chauffé à l'atmosphère, et un dispositif destiné à dévier sélectivement une partie au moins de l'air chauffé afin que le chauffage nécessaire soit assuré. La circulation d'air sur le système d'échange de chaleur et son évacuation à l'atmosphère sont avantageusement assurés par un processus naturel de thermosiphon un tel dispositif assure une auto-régulation, car le débit d'air du courant formé est contrôlé par la chaleur dégagée. Un ou plusieurs ventilateurs sont avantageusement utilisés afin qu'ils dévient une partie au moins de l'air du conduit d'évacuation, vers un ou plusieurs autres conduits afin que l'air parvienne à un ou plusieurs emplacements nécesssitant un chauffage. Dans une variante ou en outre, un ou plusieurs ventilateurs peuvent occuper une position intermédiaire afin qu'ils dévient l'air chauffé vers un ou plusieurs emplacements nécessitant un chauffage directement à partir du système d'échange de chaleur, c'est-à-dire sans que l'air pénètre dans le conduit d'évacuation. De tels arrangements présentent un avantage car, si la quantité de chaleur nécessaire est réduite ou si un ou plusieurs ventilateurs s' arrêtent pour une raison quelconque, l'air chauffé en excès est évacué en toute sécurité dans l'atmosphère, étant donné le thermosiphon naturel si bien que la chaleur de désintégration est évacuée d'une manière automatiquement fiable. L'air évacué peut être utilisé directement pour le chauffage bien que, le cas échéant, il puisse être dirigé en totalité ou en partie dans un système d'échange de chaleur du type air-eau, afin qu'il permette la formation d'eau chaude destinée à une application quelconque, ou dans d'autres formes d'échangeur de chaleur. De préférence, l'atmosphère formée à l'intérieur de l'enveloppe de stockage est formée d'air maintenu à une pression inférieure à la pression atmosphérique par un système d'évacuation qui transmet l'air à l'atmosphère par l'intermédiaire de filtres convenables. De cette manière, toutes les fuites qui peuvent apparaitre ont lieu dans l'enceinte. L'enceinte de stockage peut par exemple être une chambre principale dont une paroi est percée par plusieurs orifices distants, chaque orifice coopérant de façon étanche, à sa périphérie, avec l'extrémité ouverte d'un tube s'éloignant de la chambre principale et fermé à son extrémité opposée, les tubes étant destinés à contenir la matière irradiée et étant placés dans une chambre supplémentaire dans laquelle l'air circule, les tubes eux-mêmes constituant en fait plusieurs échangeurs de chaleur. La dimension de l'ensemble de stockage et la quantité de matière irradiée pouvant être stockée peuvent être réglée en fonction de la quantité de chaleur que doit fournir l'ensemble de chauffage dans toute application particulière de l'invention. Les orifices précités sont avantageusement formés dans la base de la chambre principale, les tubes dépassant verticalement vers le bas dans la chambre supplémentaire. Dans une variante, les tubes peuvent être disposés horizontalement à partir d'une paroi latérale de la chambre sous pression ou peuvent être disposés de toute autre manière commode. Les tubes peuvent être munis, extérieurement, de ventilateurs de refroidissement favorisant le transfert de chaleur qui circule sur eux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un ensemble de chauffage selon l'invention, destiné par exemple au chauffage d'un bâtiment, faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure unique est une coupe en élévation d'un tel ensemble de chauffage L'ensemble de chauffage comprend essentiellement une enveloppe 1 de stockage de déchets nucléaires sous forme de blocs vitrifiés 2. L'enveloppe comporte avantageusement, comme représenté,une chambre 5 de confinement ayant plusieurs tubes 6 de stockage qui descendent d'orifices 7 formés à sa base, les blocs 2 étant disposés afin qu'ils s'empilent dans les tubes qui sont formés à leurs extrémités inférieures. Le nombre de blocs 2 ainsi que le nombre et la hauteur des tubes correspondent à la quantité de chaleur que doit fournir l'ensemble de chauffage. L'atmosphère régnant dans l'enveloppe 1 est formée d'air, et un système d'évacuation (non représenté) est destiné à maintenir l'intérieur de l'enveloppe en légère dépression de manière que toute fuite éventuelle corresponde à une rentrée d'air, l'air évacué étant transmis à l'atmosphère par l'intermédiaire de filtres convenables (non représentés). Tout dispositif commode, repéré par la référence 15, assure le transport des blocs de déchets nucléaires d'un conteneur convenable de transport à l'enveloppe 1 de stockage par l'intermédiaire d'orifices normalement fermés formés dans le toit 16 de la chambre 5. Un blindage biologique, repéré par la référence 3, assure une protection convenable contre les radiations des déchets nucléaires. La forme de ce blindage est telle qu'il assure en outre la formation du circuit nécessaire de circulation naturelle par thermosiphon de l'air atmosphérique afin que l'extérieur de l'enveloppe de stockage se refroidisse. Cette circulation d'air est telle que l'air est évacué à l'atmosphère lorsque la chaleur n'est pas né cessaire ou lorsque le système de chauffage du bâtiment présente des pannes. Dans l'exemple d'arrangement représenté, le blindage 3 forme en fait une chambre 8 dans laquelle sont disposés les tubes 6 de stockage, la chambre ayant un orifice 9 d'entrée d'air à sa partie inférieure et d'un côté, communiquant, avec l'atmosphère par un conduit 10 d'entrée.De l'autre côté de la chambre, un orifice 11 de sortie communique avec un conduit 12 d'évacuation qui est dirigé vers le haut et débouche à l'atmosphère à son extrémité supérieure. Lors du fonctionnement, la chaleur de désintégration des déchets de combustible nucléaire 2 qui se trouvent dans les tubes 6 de stockage, se transmet aux parois des tubes par conduction, convection et radiation, et la chaleur est retirée des tubes par un processus naturel de thermosiphon, l'air chauffé provenant de la chambre 8 remontant dans le conduit 12 d'évacuation et étant remplacé par de l'air plus froid aspiré dans la chambre par l'orifice 9 d'entrée comme indiqué par les flèches, les orifices 9 et 11 d'entrée et de sortie étant disposés de manière que l'air circulant dans la chambre 8 passe entre les tubes. Un passage latéral 13 part de l'extrémité inférieure du conduit d'évacuation, comme représenté, le passage comportant à l'intérieur un ventilateur 14 destiné à aspirer de l'air chaud du système d'évacuation et à le souffler dans le système de chauffage du bâtiment. Si le ventilateur cesse de fonctionner pour une raison quelconque, l'air chaud est alors évacué à l'atmosphère, par le conduit d'évacuation et du fait de la circulation naturelle par thermosiphon. De cette manière, la chaleur de désintégration est évacuée d'une manière fiable et automatique. Dans une variante d'un tel ensemble, l'air refoulé par le ventilateur peut être transmis en totalité ou en partie à un système d'échange de chaleur air-eau, afin qu'il forme de l'eau chaude utilisée dans une application quelconque. Il faut noter que l'ensemble peut comporter plus d'un seul passage latéral et d'un seul ventilateur, l'air chauffé aspiré dans les passages pouvant chauffer différentes parties du bâtiment ou pouvant assurer des fonctions différentes de chauffage. En outre, un ou plusieurs ventilateurs peuvent être disposés en plus ou à titre de variante de manière qu'ils dévient de l'air chauffé directement de la chambre 8 dans des passages, avec prélèvement d'air dans le système de chauffage, cet air étant transmis à des échangeurs de chaleur, par exemple destinés à chauffer de l'eau. Il faut aussi noter que les enveloppes de stockage et les systèmes d'échange de chaleur peuvent être de types différents, la caractéristique essentielle étant que le système de circulation d'air est totalement séparé de l'enveloppe de stockage et comprend un conduit d'évacuation par lequel l'air chauffé qui n'est pas nécessaire pour le chauffage, peut être évacué en toute sécurité à l'atmosphère. REVENDICATIONS 1. Ensemble de chauffage, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe de stockage (1) de matière irradiée, associée à un système d'échange de chaleur (6), un dispositif (9, 10) destiné à former un courant d'air sur le système d'échange de chaleur (6) afin que de l'air soit extrait de la matière et que la température de celle-ci reste inférieure à une valeur prédéterminée, un conduit d'évacuation (12) capable d'évacuer l'air chauffé à l'atmosphère, et un dispositif (14) destiné à dévier sélectivement une partie au moins de l'air chauffé afin qu'il assure le chauffage nécessaire. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la circulation de l'air sur le système d'échange de chaleur (6) et son évacuation à l'atmosphère sont assurés par un processus naturel de thermosiphon. 3. Ensemble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs ventilateurs (14) destinés à dévier une partie au moins de l'air provenant du conduit d'évacuation (12) vers un ou plusieurs autres conduits (13) afin que l'air soit transmis à un ou plusieurs emplacements nécessitant un chauffage. 4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs ventilateurs destinés à dévier l'air directement en provenance du système d'échange de chaleur (6) vers un ou plusieurs emplacements nécessitant un chauffage. 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un échangeur de chaleur air-eau dans lequel l'air dévié est dirigé afin qu'il chauffe de l'eau circulant dans l'échangeur. 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe de stockage (1) contient de l'air, et l'ensemble comprend un système d'évacuation destiné à maintenir l'intérieur de l'enveloppe à une pression inférieure à la pression atmosphérique et à évacuer l'air extrait à l'atmosphère par l'intermédiaire d'un ou plusieurs filtres. 7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que la chambre de stockage comprend une chambre (5) dont une paroi au moins est percée de plusieurs orifices distants (7) coopérant chacun de façon étanche à sa périphérie avec l'extrémité ouverte d'un tube (6) dépassant de la chambre et fermé à son autre extrémité, les tubes étant destinés à contenir la matière irradiée (2) et étant placés dans une chambre supplémentaire dans laquelle l'air circule, les tubes eux-mêmes formant ainsi plusieurs échangeurs de chaleur. 8. Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits orifices (7) sont formés à la base de la chambre (5) et dépassent verticalement au-dessous de celleci, dans la chambre supplémentaire. 9. Ensemble selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que des ventilateurs de refroidissement destinés à améliorer le transfert de chaleur à l'air qui circule sur les tubes sont exposés à l'extérieur des tubes (7).