Brevet FR2579818A1 — publié le 19861003

REACTEUR NUCLEAIRE A NEUTRONS RAPIDES A CUVE POSEE La présente invention se rapporte à un réacteur nucléaire à neutrons rapides du type comprenant une cuve remplie de métaL liquide et contenant le coeur du réacteur, une dalle de fermeture obturant la cuve et prenant appui à l'extrémité supérieure d'un puits de cuve dans lequel est disposée ladite cuve, cette derniere reposant sur le fond du puits de cuve. Un réacteur de ce type est décrit dans la demande de brevet français n080 27759 du 30 décembre 1980 au nom du Commissariat à L'énergie Atomique. Dans un tel réacteur, l'étanchéité entre le bord supérieur de la cuve et la dalle de fermeture doit être réalisée par l'intermédiaire d'une structure déformable en ondes de soufflet, pour tenir compte de la dilatation de la cuve vers le haut par rapport au fond du puits de cuve. Mais ta réalisation d'une telle structure en ondes de soufflet est particulièrement délicate et coûteuse. En effet, par suite de son grand diamètre, une telle structure ne peut être fabriquée que par éléments soudés les uns aux autres, et leur forme rend difficile le formage et l'assemblage de ces éléments et le contrôle des soudures. La présente invention pallie au mieux ces inconvénients Elle a pour objet un réacteur nucléaire à neutrons raphides, à cuve posée dont la liaison étanche avec la dalle est assurée à l'aide d'une structure simple et fiable. A cet effet et conformément à l'invention, il est proposé un réacteur nucléaire à neutrons rapides comprenant une cuve remplie de métal liquide et contenant le coeur du réacteur, une dalle de fermeture obturant la cuve et prenant appui à l'extrémité supérieure d'un puits de cuve dans lequel est disposé la dite cuve, cette dernière reposant sur le fond du puits de cuve et étant reliée à la dalle par un dispositif d'étanchéité caractérisé en ce que ce dispositif d'étanchéité comporte une structure déformable, en forme de demi-onde de soufflet, dont une extrémité inférieure, verticale, de même diamètre que la cuve, est soudée au bord supérieur de la cuve, et dont une ex trémité supérieure, verticale, de diamètre inférieur à celui de la cuve, est soudée sur la face inférieure (ou semelle) de la dalle, ladite structure étant doublée intérieurement par un écran thermique. Dans un mode préféré de réalisation de L'invention, Le bord supérieur de la cuve est rigidifié par un anneau de renfort, soudé à l'intérieur dudit bord, et l'écran thermique comporte des panneaux calorifuges horizontaux fixés sur l'anneau de renfort et des panneaux calorifuges verticaux fixés sur Les pan neaux-calorifuges horizontaux ainsi que sur l'extrém;- té supérieure de la structure déformable en demi-onde. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation préféré de t 'inven- tion en se référant aux dessins annexés dans les quels - la figure 1 est une vue en coupe verticale représentant de façon schématique un réacteur nucléaire à neutrons rapides réalisé conformément aux enseignements de la présente invention ; - la figure 2 est une vue en coupe verticale à plus grande échelle représentant le dispositif de liaison étanche formé entre Le bord supérieur de la cuve et la dalle de fermeture selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Le réacteur nucléaire à neutrons rapides représenté sur la figure 1 comprend de façon connue une enceinte de béton 10 définissant un puits de cuve 12 dans lequel est posée la cuve principale 14 du réacteur. La cuve 14 est une cuve cylindrique, d'axe vertical. Etle est obturée à son extrémité supérieure par une dalle de fermeture 16 remplie de béton. La dalle 16 prend appui sur le rebord périphérique de la partie supérieure du puits de cuve 12, par exemple au moyen de bretelles 17. La cuve 14 renferme un métal liquide 18 généralement constitué par du sodium. La cuve 14 contient de plus le coeur 20 du réacteur, disposé sensiblement selon l'axe vertical de la cuve, et un certain nombre de composants comprenant pour l'essentiel des échangeurs de chaleur 22 et des pompes primaires 24, règulièrement répartis dans la zone périphérique de la cuve 14 entourant le coeur 20. Une cuve interne 25 définit à l'intérieur de la cuve 14 un collecteur chaud 26 situé principalement au-dessus du coeur 20 et un collecteur froid 28 si tué dans la partie inférieure de la cuve 14. Comme on l'a représenté par des flèches sur la figure 1, le cheminement du métal liquide de la cuve 14 s'effectue de la façon suivante. Le sodium chaud sortant du coeur 20 à la partie supérieure de celui-ci est admis dans le collecteur chaud 26. IL pénètre alors par des orifices d'entrée 22a dans les échangeurs 22. A ce stade, la chaleur véhiculée par le métal liquide primaire est transférée au fluide secondaire circulant dans chacune des boucles du circuit secondaire (non représenté). Le fluide secondaire est généralement constitué par un métal liquide tel que du sodium. Le métal Liquide primaire ainsi refroidi sort des échangeurs 22 par des orifices de sortie 22b débouchant dans le collecteur froid 28. Il est alors repris par les orifices d'aspiration 24a des pompes 24. Celles-ci refoulent le métal liquide par des con duites 30 dans un sommier 32 assurant simultanément l1alimentjtion en métal liquide et le supportage du coeur 20 du réacteur. Comme l'illustre également la figure 1, la cuve 14 est posée sur le fond du puits de cuve 12. De façon plus précise, on voit sur la figure 1 que le fond horizontal plat 14a de La cuve 14 repose sur le fond horizontal plat 12a du puits de cuve 12, par exemple par t'intermédiaire de dispositifs d'appui 34 autorisant un certain débattement radial du fond de cuve par rapport au fond du puits de cuve. De plus, conformément à la présente invention, le bord supérieur 14c de la paroi cylindrique latérale 14b de La cuve 14 est relié de façon étanche à la dalle de fermeture 16 par un dispositif de liaison 36 dont un mode de réalisation va maintenant être décrit à titre d'exemple en se référant à la figure 2. Conformément à l'invention, le dispositif de liai son 36 comprend une structure métallique souple 40, en forme de demi-onde de soufflet, dont l'extrémi- té inférieure 40a, de même diamètre que ta cuve est soudée au bord supérieur 14c de La cuve et dont l'ex- trémité supérieure 40b, de diamétre inférieur à celui de la cuve, est soudée sur la semelle 16a de la dalle 16. La structure 40 comporte de plus une partie médiane sensiblement horizontale 40c. Il est souhaitable de rigidifier le bord supérieur 14c de la cuve, de manière à limiter le risque de déformation circonférentielle. Il est nécessaire de protéger la structure déformable 40 des effets thermiques directs dus au rayonnement de la surface libre 5 du sodium 18 et à la convection de l'argon 19 surmontant généralement cette surface libre. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, le premier résultat est obtenu grace à un anneau de renfort 38, soudé à l'intérieur du bord supérieur 14c de la cuve. En ce qui concerne la protection thermique de la structure 40, elle est obtenue au moyen de panneaux calorifuges horizontaux 42, fixés en 43 sur l'anneau 38, à l'intérieur de la cuve et au moyen de panneaux calorifuges verticaux 44, fixés en 45 aux panneaux horizontaux 42 et en 47 à l'extrémité supérieure 40b de la structure 40. Les panneaux 42 et 44 constituent un écran therm-ique 46 protégeant intérieurement la structure 40 de tout contact direct avec L'argon 19 surmontant le métal liquide 18. Enfin, un deuxième écran thermique 48 est disposé de façon connue entre le bord supérieur 14c de la cuve et le puits de cuve. Cet écran thermique 48 peut notamment être réalisé de la manière décrite dans la demande de brevet français nO 80 20917. Dans ta configuration qui vient d'être décrite, la température moyenne de la demi-onde décroit progressivement entre le haut de la cuve principale et la dalle de fermeture. Cette évolution de température, si elle se produisait sur la demi-onde supposée désolidarisée du haut de la cuve principale, créerait sur le bord inférieur de La demi-onde un déplacement vertical et un déplacement radial voisins de ceux qui se produiraient sur le bord supérieur de la cuve. Le calcul montre que les contraintes thermiques sur la structure réelle restent modérées. La structure en demi-onde protégée thermiquement permet donc de résoudre avec un faible encombrement en hauteur et en rayon les problèmes mécaniques posés par les déplacements imposés par le haut de la cuve principale et par l'écart de température entre le haut de la cuve et la dalle. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple. En particulier, on comprendra que la structure du réacteur à cuve posée décrite en se référant à la figure 1 n'est pas limitative, les composants tels que les échangeurs et, éventuellement, les pompes pouvant notamment être situés en dehors de la cuve du réacteur. REVENDICATIONS 1. Réacteur nucléaire à neutrons rapides comprenant une cuve (14) remplie de métal liquide (18) et contenant le coeur (20) du réacteur, une dalle de fermeture (16) obturant la cuve et prenant appui à L'extrémité supérieure d'un puits de cuve (12) dans lequel est disposée ladite cuve, cette dernière reposant sur le fond du puits de cuve et étant reliée à la dalle par un dispositif d'étanchéité (36), caractérisé en ce que ce dispositif d'étanchéité comporte une structure déformable (40), en forme de demi-onde de soufflet, dont une extrémité inférieure (40a), verticale, de même diamètre que la cuve, est soudée au bord supérieur C14c) de la cuve (14), et dont une extrémité supérieure (40b), verticale, de diamétre inférieur à celui de ta cuve, est soudée sur La face inférieure (16a) de la dalle, ladite structure (40) étant doublée intérieurement par un écran thermique (46). 2. Réacteur selon La revendication 1, caractérisé en ce qu'un anneau de renfort (38) est soudé à l'interieur du bord supérieur (14c) de la cuve (14). 3. Réacteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'écran thermique (46) comporte des panneaux calorifuges horizontaux (48), fixés sur l'anneau de renfort (38), et des panneaux calorifuges ver t i caux (44), fixés sur les panneaux calorifuges horizontaux ainsi que sur L'extrémité inférieure (40b) de la structure déformable (40). 4. Reacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la structure déformable (40) comporte une partie médiane (40c) sensiblement horizontale.