Brevet FR2598846A1 — publié le 19871120

L'invention concerne un dispositif de support d'une capacité de refoulement d'une pompe suspendue pour la mise en circulation du fluide de refroidissement d'un réacteur nucléaire et en particulier 5 une pompe primaire d'un réacteur nucléaire a reutrons rapides du type intégré. Les pompes primaires des réacteurs nucléaires a neutrons rapides qui sont généralement refroidies par un métal liquide tel que le sodium sont dis10 posées, dans le cas ou le réacteur est de type intégre, a l'intérieur de la cuve du réacteur renfermant également le coeur immergé dans du sodium liquide primaire remplissant la cuve. Ces pompes primaires comportent un corps de forme globalement cylindrique dis15 posé verticalement et supporté a sa partie supérieure par la dalle du réacteur fermant la cuve. Le corps de la pompe est en communication, a sa partie inférieure, avec une capacité de refoulement qui est généralement de forme sphérique. Cette capacité sphérique est re20 liée a deux conduites de refoulement qui débouchent a leur extrémité opposée a l'extrémité reliée a la capacité sphérique, dans le sommier supportant le coeur du réacteur. Le sodium liquide qui est aspiré par la pom25 pe au niveau d'ouies traversant l'enveloppe de son corps vertical est refoulé dans la capacité sphérique puis réparti dans les conduites de refoulement pour être réinjecté sous les assemblages du coeur du réacteur. La sphere de refoulement est fixée de façon rigide sur le platelage qui est une structure fixe du réacteur reposant sur le fond de la cuve et supportant le sommier qui sert luï-meme de support aux assemblages du coeur. ô: S Lors de variations de régime rapides du réacteur accompagnees de variations rapides et de forte amplitude de la température du fluide de refroidissement, de méme que dans le cas d'un fonctionnement 5 anormal du réacteur a la suite d'un incident, s'accompagnant également de fortes variations de température, la sphere de refoulement qui est rigidement solidaire du platelage subit de fortes contraintes d'origine thermique. Cette sphere a en effet tendance a se dé10 placer sous l'effet desvariations de dilatations accompagnant les variations de-température mais elle se trouve pratiquement immobilisée par sa fixation.rigide sur le platelage. Il s'ensuit de fortes contraintes dans les matériaux constituant la sphere de refoule15 ment et les organes qui lui sont reliés. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de support d'une capacité de refoulement associée a une pompe pour la mise en circulation du fluide de refoidissement d'un réacteur nucléaire com20 portant un corps vertical supporté a sa partie superieure et communiquant a sa partie inférieure avec la capacité de refoulement portée par une structure fixe du réacteur et reliée a des moyens de refoulement debouchant sous le coeur du réacteur et disposés de fa25 çon symétrique par rapport a un plan vertical passant par l'axe ZZ' de la pompe, ce support ayant une structure permettant de limiter a une valeur faible les contraintes d origine thermique s'exerçant sur sa capacité de refoulement et les organes qui y sont re30 liés, dans le cas de variations rapides de température du fluide de refroidissement du reacteur. Dans ce but, le dispositif de support comporte au moins une lame métallique sensiblement plane placée verticalement suivant l'axe ZZ' de la pompe et perpendiculairement au plan de symétrie des moyens de refoulement, la capacité étant fixée a la lame dans une zone située endessous de la zone de cette lame assurant sa liaison avec la structure fixe de façon a étre suspendue a la structure fixe par la lame. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant decrire a titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures jointes en annexe, un mode de réalisation d'une pompe suivant l'invention 10 utilisée pour la mise en circulation du sodium liquide primaire dans un réacteur nucléaire a neutrons rapides. La figure 1 est une vue en coupe par un plan vertical de symétrie de la partie inférieure de la 15 pompe en position de service a l'intérieur de la cuve du réacteur. La figure la est une vue agrandie du détail A de la figure 1. La figure 2 est une vue en coupe suivant II20 II de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe suivant III-III de la figure 1. Sur la figure 1, on volt une partie du fond de la cuve 1 d'un réacteur nucléaire a neutrons rapi25 des refroidi par du sodium, la cuve étant remplie de sodium liquide de refroidissement dans lequel est plongé le coeur 2 du réacteur. Le coeur 2 est constitué par des assemblages placés cote a cote et engages par leur partie infé30 rieure dans un sommier 3 reposant sur un platelage 4 constitué par une structure rigide et de grandes dimensions reposant sur le fond de la cuve 1 par l'intermédiaire d'une virole d'appui 4a venant en contact avec une partie renforcée la de la cuve. La cuve 1 renferme, en plus du sommier 3 et du platelage 4, des structures internes, telles que la paroi 5 venant en appui sur le sommier 3 et délimitant une zone torique 6 a l'intérieur de la cuve 1; ces 5 structures internes comportent également des viroles cylindriques a axe vertical telles que la virole 7 fixée le long d une ouverture de la paroi 5 et constituant une cheminée de passage d'une pompe 8 dont on a représenté uniquement la partie inférieure sur la fi.10 gure 1. La pompe 8 comporte un corps vertical 8a de forme globalement cylindrique, placé a l'intérieur de la cheminée 7, renfermant les éléments actifs de la pompe et comportant des ouies d'aspiration du sodium 15 liquide dans la cheminée 7. La partie supérieure du corps 8a de la pompe non représentée sur la figure 1 traverse la dalle horizontale du réacteur fermant la cuve 1 et se trouve fixée a cette dalle qui assure la suspension de la 20 pompe. La zone 6 délimitée a l'intérieur de la cuve 1 par la paroi 5 constitue le collecteur froid du réacteur dans lequel se rassemble le sodium liquide refroidi aprés passage dans des échangeurs de chaleur 25 intermédiaires plongeant dans la cuve et assurant l' échauffement de sodium liquide secondaire en utilisant la chaleur prélevée par le sodium liquide primaire dans le coeur 2 du réacteur. La cheminée de pompe 7 qui communique avec le collecteur froid est également 30 remplie de sodium liquide refroidi dont la pompe 8 assure la réinjection a la base du coeur 2. Dans les réacteurs nucléaires a neutrons rapides de puissance, actuellement en service ou dont la construction est prévue, la cuve renferme quatre pom- pes identiques associées a huit échangeurs de chaleur intermediaires, ces eléments étant placés dans une zone annulaire a la périphérie de la cuve. On va maintenant se reporter aux figures 1, 2 et 3 pour décrire la partie inférieure de la pompe 8 comportant une capacité sphérique, ou sphere de refoulement 10., dans laquelle débouche la partie inférieure du corps 8a de la pompe. La sphere 10 est ouverte a sa partie supérieure pour constituer une bride sur la10 quelle vient reposer une bride d'appui 12 correspondante du corps de la pompe 8. A l'intérieur de la sphere 10 est placée une structure de séparation 13 permettant de délimiter deux zones dans la sphere de refoulement, dans chacune 15 desquelles débouche une conduite de refoulement 14 par laquelle sera évacué le sodium liquide refoulé par la pompe. Les deux zones a l'intérieur de la sphere 10 et les deux conduites de refoulement 14 sont parfaite20 ment symétriques par rapport a un plan vertical passant par l'axe ZZ' de la pompe 8. La trace 15 de ce plan de symétrie est visible sur la figure 2. Les conduites de refoulement 14 sont engagées a l'intérieur du sommier 3 et débouchent, par 25 leur extrémité opposée a leur extrémité reliée a la sphere 10. dans ce sommier, sous le coeur 2. Ces conduites 14 constituent donc les tuyauteries d'alimentation du coeur en sodium qui circule, a partir du sommier, de bas en haut dans les assemblages du coeur. 30 Le platelage 4 comporte, dans une direction radiale de la cuve 1, un prolongement 16 dirigé vers l'extérieur, au-dela de la périphérie du sommier 3 supportant le coeur 2. La suspension de la sphere 10 a la structure fixe du réacteur est assurée par l'intermédiaire de ce prolongement radial 16 du platelage 4. Une virole 18 de forme tronconique est fixée 5 par soudage au niveau d'une pièce de raccordement, sur la sphère 10, suivant sa grande base. Cette virole tronconique 18 est également solidaire d'une structure de liaison 19 fixée le long de sa petite base. La virole tronconique 18 est placée de façon que son axe 10 soit confondu avec l'axe ZZ' de la pompe. Une lame métallique 20, de forme sensiblement plane, est fixée par soudage d'une part suivant une zone horizontale 21, a l'extrémité du prolongement 16 du platelage 4 et d'autre part, suivant une zone 15 horizontale 22, a la structure de liaison 19. Les zones 21 et 22 s'étendent sur toute la largeur de la lame ou plaque 20, la zone 22 assurant la liaison de la lame 20 a la structure 19 étant placée en-dessous de la zone 21 assurant la liaison de 20 cette lame 20 a la structure fixe 4. La sphere 10 est ainsi suspendue au platelage 4 par l'intermédiaire de la lame 20. Comme il est visible sur la figure 3, la virole 18 est ouverte sur toute la hauteur de sa paroi 25 latérale pour constituer une fente 24 de direction diamétrale, divergente vers le haut. La lame 20 est disposée suivant cette fente 24, ce qui permet des débattements de cette lame a l'intérieur de la fente 24. La structure de liaison 19 comporte deux 30 plaques horizontales 25a et 25b fixées par soudage de part et d'autre de la lame 20 et des pattes de renforcement transversales 26. La fente 24 est dirigée suivant une direction diamétrale de la virole 18 perpendiculaire au s; plan de symétrie des conduites de refoulement 14, de trace 15 sur la figure 2. Le bord de fixation de la lame 20 sur le prolongement 16 est tel que cette lame 20 soit sensiblement verticale, lorsque la sphere 10 5 n'est pas sollicitée par des contraintes d'origine thermique. Cette lame 20 est disposée suivant un plan vertical renfermant l'axe ZZ de la pompe et perpendiculaire au plan de symétrie des conduites de refoulement. La lame 20 comporte une partie inférieure dont la largeur correspond a la longueur des plaques de liaison 25a et 25b et une partie supérieure de largeur plus importante, au-dessus de la zone de liaison 21. Cette partie de largeur plus importante de la lame 15 20 est terminée vers le bas et vers l'extérieur, par deux rebords 28 débordant vers l'extérieur par rapport a la partie inférieure de la plaque 20. Deux plaques 30 sont fixées verticalement sur le prolongement 16 du platelage 4, de chaque côté 20 de ce prolongement, a la verticale des rebords 28. Comme il est visible sur la figure la, la plaque 20 comporte une partie amincie 20a dont l'épaisseur est sensiblement égale a la moitié de l'épaisseur des autres parties de la plaque. Cette zone 25 amincie 20a s'étend approximativement entre les zones de jonction 21 et 22. A la suite d'un incident ou d'un changement rapide de régime, des variations rapides et de forte amplitude de la température du fluide de refroidisse30 ment se manifestent, la sphere 10 est sollicitée, du fait des variations de dilatation des matériaux, principalement dans des directions radiales parallèles au plan de symétrie des conduites de refoulement 14. Ces sollicitations perpendiculaires au plan de la lame 20 entrainent des déplacements de la sphere 10 qui se traduisent simplement par une flexion de la lame flexible 20, dans sa partie amincie 20a. L ensemble constitué par la sphere de refoulement 10, sa virole de liaison tronconique 18 et les conduites de refoulement 14 peut se déplacer sans engendrer de contraintes autres que les contraintes de flexion de la lame 20. La flexion de la lame 20 est rendue possible grâce au débattement procuré par la forme des fentes 24 dans la 10 virole de suspension 18. La lame 20 qui présente une grande largeur et qui travaille en traction peut aisément assurer la suspension de la sphere de refoulement dont la masse n'est pas extrêmement importante. D'autre part, la distance verticale entre les zones de liaison 21 et 22 de la lame 20 est telle que, même pour les déplacements de la sphère d'amplitude maximale, la flexion de la lame 20 reste faible. Dans le cas d'un réacteur nucléaire d'une 20 puissance electrique de 1500 MW comportant quatre pompes primaires, on utilisera par exemple une lame 20 en acier inoxydable constituée par une plaque d'une épaisseur de 40 mm amincie dans une zone centrale de flexion, jusqu' a une épaisseur de 20 mm. La largeur de 25 la plaque 20 dans sa partie inférieure est de 1,60 m et la hauteur de la zone amincie est de 0,45 m. Dans le cas o la plaque 20 par suite de fatigues répétées et non prévues ou de défauts internes non détectés se romprait, la sphere de refoulement 10 30 viendrait reposer sur la partie supérieure de la lame qui est ellemême en appui, par l'intermédiaire des rebords 28, sur les plaques verticales 30. On voit que les principaux avantages du dispositif de support suivant l'invention sont de permet- tre une suspension extrêmement sûre et malgré tout flexible de la sphère de refoulement constituant la partie inférieure de cette pompe. Dans le cas de variations rapides de température du fluide de refroi5 dissement du réacteur, les dilatations radiales sont reprises par flexion de la plaque 20 sans que des contraintes notables soient transmises à la zone de liaison entre les conduites de refoulement 14 et le sommier 3. De manière générale, les structures constituant la partie inférieure de la pompe ou reliées à cette partie inférieure ne subissent que des contraintes de très faible valeur, dans le cas de variations rapides de température du fluide de refroidissement. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit. C'est ainsi qu'on peut imaginer un dispositif de liaison entre la sphère et la lame d'un type différent d'une virole tronconique fendue, une struc20 ture de liaison différente de la structure 19 et une lame d'une autre forme que celle qui a été décrite ou une pluralité de lames. De même la capacité de refoulement peut avoir une forme différente de celle d'une sphère et le 25 nombre de tuyauteries qui s'y rattachent être quelconque. La pompe comportant une capacité de refoulement suspendue de manière élastique a la structure fixe du réacteur suivant l'invention peut être utili30 sée dans d'autres réacteurs nucléaires que les réacteurs nucléaires a neutrons rapides refroidis au sodium liquide et de type intégré. Une telle pompe peut être utilisée dans des réacteurs non intégres quel qu'en soit le fluide de refroidissement et. de manière générale, dans tout dispositif de mise en circulation d'un fluide d'&échange thermique dans un réacteur nucléaire utilisant une pompe ayant un corps vertical suspendu par sa partie supérieure. REVENDICATIONS - 1.- Dispositif de support d'une capacité de refoulement associée a une pompe pour la mise en circulation du fluide de refoidissement d'un réacteur nu5 cléaire comportant un corps vertical (8a) supporté à sa partie supérieure et communiquant a sa partie inférieure avec la capacité de refoulement (10) portée par une structure fixe (4) du réacteur et reliée a des moyens de refoulement (14) débouchant sous le coeur 10 (2) du réacteur et disposés de façon symétrique par rapport a un plan vertical passant par l'axe ZZ' de la pompe, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une lame métallique (20) sensiblement plane placée verticalement suivant l'axe ZZ' de la pompe et perpen15 diculairement au plan de symétrie des moyens de refoulement (14). la capacité (10) étant fixée à la lame (20) dans une zone (22) située endessous de la zone (21) de cette lame (20) assurant sa liaison avec la structure fixe (4) de façon a être suspendue a la 20 structure fixe (4) par la lame (20). 2.- Dispositif de support suivant la revendication 1, dans le cas ou la capacité de refoulement (10) a la forme d'une sphere, caractérise par le fait qu'il comporte en outre une virole tronconique (18) 25 prolongeant la sphère (10) vers le bas suivant la direction axiale de la pompe et comportant dans sa paroi latérale une fente diamétrale (24) dans laquelle est engagée la lame (20) avec un certain débattement, la virole tronconique (18) étant reliée a la sphère (10) 30 par sa grande base et à la lame (20) par l'intermédiaire d'un dispositif de liaison (19) fixé le long de sa petite base. 3.- Dispositif de support suivant la revendication 2. caractérisé par le fait que le dispositif de liaison (19) comporte deux plaques planes (25a. 2Sb) soudées d'une part a la virole tronconique (18) et d'autre part a la lame (20) et des éléments de renfort transversaux (26) perpendiculaires aux plaques (25a, 25b). 4.- Dispositif de support suivant l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé par le fait que la lame (20) comporte une partie amincie (20a), suivant une certaine hauteur, dans sa partie 10 centrale, entre ses zones de liaison (21, 22). 5.- Dispositif de support suivant l'une quelconque des revendications 1 a 4à caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des supports (30) disposés dans la direction verticale, sur la structure 15 fixe (4) et que la lame (20) comporte deux rebords latéraux (28) dans sa partie supérieure, les rebords latéraux (28) étant disposés chacun au-dessus d'un support vertical (30) pour assurer le support de la capacité de refoulement (10). en cas de rupture de la 20 lame (20). 6.- Dispositif de support suivant l'une quelconque des revendications 1 a 5. dans le cas d'un réacteur nucléaire a neutrons rapides de type integré comportant un platelage (4) reposant sur le fond de la 25 cuve (1) et supportant un sommier (3) sur lequel repose le coeur (2) du réacteur, caractérisé par le fait que la lame (20) est fixée par soudure, dans sa zone (21) sur un prolongement radial (16) du platelage (4) en saillie vers l'extérieur par rapport au sommier 30 (3) .