Brevet FR2523756A1 — publié le 19830923

Tube à double paroi avec barrière de tritium La présente invention concerne les générateurs de vapeur d Veau pour réacteurs nucléaires à métal liquide et elle a trait, plus particulièrement, à des tubes à double paroi de générateur de vapeur d'eau comportant une barrière de tritium à l'interface de la double paroi. Les réacteurs nucléaires surrégénérateurs fonctionnant a des températures élevées utilisent un métal liquide comme réfrigérant Ils produisent du tritium de qualité nuisible pour l'environnement Le tritium, lequel est un isotope de l'hydrogène, diffuse facilement à travers les enveloppes métalliques à la température de fonctionnement élevée des réacteurs Il devient donc nécessaire de prévoir une barrière- pour empêcher le tritium de s'échapper Un objet principal de la présente invention est de réaliser une barrière de tritium et un agencement qui assure l'intégrité de la barrière de manière que l'on puisse maintenir à un niveau de sécurité le dégagement de tritium à partir de l'installation. Compte tenu de cet objet, la présente invention réside dans un tube à double paroi pour un générateur de vapeur d'eau utilisé avec un réacteur nucléaire refroidi par un métal liquide, ledit tube à double paroi comprenant une paroi tubu- laire extérieure et une paroi tubulaire intérieure, des rainures étant formées dans une des parois tubulaires à l'interface de ces parois tubulaires, le tube à double paroi susvisé étant caractérisé par le fait qu'au, moins une-desdites parois tubu- laires est revêtue d'une pellicule d'oxyde sur sa surface d'interface de manière que sa perméabilité au tritium soit réduite. Une des parois tubulaires peut comporter à l'interface desdites parois tubulaires des rainures destinées à recueillir et à évacuer le tritium ayant diffusé dans la zone d'interface. La présente invention apparaîtra plus clairement dans la description d'un mode de réalisation préféré donnée ci-après a titre d'exemple uniquement en reférence à la figure unique du dessin annexé qui représente en coupe un tube à paroi double comportant un revêtement d'oxyde sur sa surface d'inter- face et un système de purge à gaz inerte pour les rainures formées à l'interface des parois tubulaires. En examinant de façon plus détaillée le dessin, on voit que l'on a représenté un tube 1 à double paroi pour un générateur de vapeur d'eau utilisé avec un réacteur nucléaire refroidi par un métal liquide Le tube 1 à double paroi comprend une paroi tubulaire extérieure 3 et une paroi tubulaire inté- rieure 5 Chaque paroi tubulaire 3, 5 comporte effectivement sur sa surface d'interface une pellicule 7, 9 de magnétite, d'oxyde ferrique, de Fe 304, ayant environ 0,005 mm d'épaisseur. Les rainures 11 sont formées dans une des parois tubulaires, à savoir la paroi 5, comme on peut le voir sur le dessin, à l'interface et s'étend dans le sens de la longueur de la paroi tubulaire 5. Les pellicules 7 et 9 réduisent chacune la diffusion du tritium de plus de deux ordres de grandeur, c'est-à-dire 10-2, de sorte que la combinaison des deux pellicules réduit la diffusion du tritium à travers le tube à double paroi de plus de quatre ordres de grandeur, c'est-à-dire 10-4 Les pellicules d'oxyde sur les deux surfaces d'interface réduisent le transfert de chaleur globale en entrainant une pénalité atteignant 15 9 o 7 toutefois, la réduction de la diffusion du tritium à travers les tubes à double paroi peut être absolument nécessaire. bien que des pellicules d'oxyde se forment sur la face intérieure de la paroi tubulaire intérieure 5, de telles pelli- cules ne sont pas stables en raison du choc thermique et de la présence de vapeur d'eau inhérente au fonctionnement du généra- teur de vapeur d'eau Si la pellicule à l'interface est protégée par un gaz inerte, cette pellicule sur la surface d'interface est stable. Un a également représenté un système d'injection destiné à évacuer le tritium des rainures 11 à l'interface des parois tubulaires 3 et 5 en purgeant ces rainures 11 avec un gaz inerte, de préférence de l'hélium Le débit de la purge est commandé à l'aide d'un dispositif de commande 15 qui mesure la quantité de tritium présent dans le gaz inerte aspiré des rainures 11 et qui règle la quantité cde gaz inerte déchargé à travers un filtre 17 d'élimination de tritium Le dispositif de commande 15 règle également une vanne de décharge 19 et une vanne d'alimentation 21 pour commander la purge des rai- nures 11 Le système pourrait être un système fermé utilisant une pompe de circulation et un filtre de tritium Une vanne de commande d'alimentation commanderait ltappoint de gaz au système. Si le métal liquide est du lithium, la paroi tubulaire extérieure 3 est de préférence réalisée avec un acier contenant 41/4 % de chrome et 1 S de molybdène, un tel acier ayant une résistance élevée à la corrosion dans un environnement de lithium liquide. Le tube 1 à double paroi de système de purge et de contrôle de gaz inerte décrit ci-dessus réduit avantageusement la diffusion du tritium à travers le tube 1 ' double paroi de plusieurs ordres de grandeur et assure un contrôle de l'inté- grité de la barrière de tritium. REVENDICA'MIONS 1 l'ube à double paroi pour un genérateur de vapeur d'eau utilisé avec un réacteur nucléaire refroidi par un métal liquide, ledit tube ( 1) à paroi double comprenant une paroi tubulaire extérieure ( 3) et une paroi tubulaire intérieure ( 5), des rainures ( 11) étant formées dans l'une des parois tubulaires ( 3, 5) à l'interface desdites parois tubulaires ( 3, 5), caractérisé par le fait qu'au moins une desdites parois tubu- laires ( 39 5) est revêtue d'une pellicule d'oxyde ( 7, 9) sur sa surface d'interface de manière que sa perméabilité vis-à-vis du tritium soit réduite. 2 Tube à double paroi suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le revêtement d'oxyde ( 7, 9) est de la magnétite. 3 Tube à double paroi suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'épaisseur du revêtement ( 7, 9) est d'environ 0,005 mm. 4 Tube à double paroi suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que la sur- face d'interface de chacune desdites parois tubulaires ( 3, 5) est revêtue dtune pellicule d'oxyde ( 7, 9). Tube à double paroi suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 et avec lequel sont associés une alimentation en gaz inerte et un dispositif ( 15) de contrôle de tritium, caractérisé par le fait qu'un moyen de commande assure un écoulement de gaz inerte à travers les rainures ( 11) et qu'un moyen contr 8 le la quantité de tritium dans le gaz inerte déchargé desdites rainures afin de déterminer l'inté- grité des revêtements ( 7, 9).