Brevet FR2622698A1 — publié le 19890505

STRUCTURE DE DETECTION DE FUITES DANS UNE CANALISATION PARCOURUE PAR UN LIQUIDE CONDUCTEUR ELECTRIQUE DESCRIPTION La présente invention a pour objet une structure de détection de fuites dans une canalisation parcourue par çun liquide conducteur électrique, tel notamment qu'un métal fondu comme on en rencontre dans Les installations de réacteurs nucléaires refroidis par métal liquide. On sait que, notamment dans certains réacteurs nucléaires dits réacteurs à métal Liquide, certaines conduites transportent des métaux liquides tels que par exemple, du sodium liquide. Il est nécessaire de pouvoir détecter rapidement et de façon précise l'existence de fuites de métaL liquide Le long de ces conduites. Jusqu'à présent, pour essayer de détecter Les fuites éventuel Les de métal liquide le long de tel Les conduites, on a disposé en spirale le Long de ces conduites des couples de fils électriquement conducteurs, enfilés dans des perles en un matériau éLectriquement isolant Cette technique connue est représentée schématiquement sur les figures 1 et 2 ci-jointes, où L'on voit l'enroulement en spirale- d'un ensemble de fils enfilés dans des perles autour d'une conduite de métal Liquide. On voit, sur La figure 1, les fils conducteurs 21 enfilés dans Les cavités 22 prévues à cet effet dans Les perles 23 ; les perles 23 ont une forme teLLe qu'elles puissent s'emboîter les unes dans les autres. On voit, sur la figure 2, L'ensemble fils enfilés dans les perles, symbolisé en 24, enroulé en spirale sur La conduite 25 dans laquelle circule le métal liquide. L'ensemble 24 est maintenu appliqué sur Le conduit 25, par exempLe par cerclage métallique. On appLique une différence de potentiel électrique aux fils 21 ; Si une goutte de métal liquide passe sur La surface externe de La conduite 25 et tombe sur l'ensemble 24 de façon telle qu'elle étabLit une liaison entre les deux fils 21 ou de façon telle qu'elle établit une Liaison entre la masse et un fil, il se produit un court-circuit que L'on détecte à l'aide d'un système approprié. Ce système présente plusieurs inconvénients. En effet, l'enfilement des fils électriques dans ces perles est très minutieux. D'autre part, ces perles, en général en matériau céramique (stéatite, porcelaine, alumine), sont très fragiles et se cassent facilement en particulier pendant les travaux de montage. Il en résulte des défauts d'isolement du fil de détection et par conséquent beaucoup de fausses alarmes lors de la mise en service du dispositif. Lorsque les tuyauteries utilisées ont un diamètre important, la maille de détection d'un tel système est trop grande, ce qui nuit à la sûreté de l'ensemble car des fuites très localisées peuvent échapper à la détection, ou demandent un délai de détection prohibitif. Parmi les autres inconvénients du dispositif connu précédemment rappelé, on peut citer le fait qu'on réalise généralement l'isolation thermique du système à l'aide d'une couche en fibre de roche située en contact direct avec la tuyauterie et non représentée sur les figures 1 et 2 précédentes. Lorsqutapparait dans des réalisations de ce genre une fuite de métal liquide, L'écoulement de ce métal vers le fil de détection conducteur est retardé par l'effet d'absorption des liquides que présente cet isolant en fibre de roche. De plus, dans le cas d'une fuite de très faible débit, Le sodium peut s'agglomérer sur place avec cet isolant, former une sorte d'empLâtre qui favorise la corrosion de la tuyauterie sur une surface importante, et conduire à des risques inacceptables. La présente invention a précisément pour objet une structure de détection de fuites dans une canalisation parcourue par un liquide conducteur éLectrique, qui permet à L'aide de moyens dont La réalisation et la mise en oeuvre sont particulièrement simples, de s'affranchir des défauts précédemment rappelés de l'art antérieur. Cette structure de détection de fuites se caractérise en ce quelle est constituée d'une enveloppe entourant la canalisation, liée à celle-ci et comportant une toile Métallique conductrice sur laquelle sont fixées, en ligne ou en quinconce des pièces élémentaires discrètes en un matériau isolant, séparant électriquement La grille de la conduite, et de moyens électriques permettant de mettre en évidence un court-circuit entre La canalisation et La grille résultant d'une fuite du liquide conducteur hors de la canalisation. La structure selon l'invention réalise ainsi une sorte de coquille articuLée dont on entoure la canalisation á surveiller et dont l'armature interne conductrice est constituée d'une toile métallique isolée de la canalisation par un certain nombre de pièces élémentaires discrètes ; les dimensions de ces pièces élémentaires définissent la précision de détection d'une fuite sur La surface de la canalisation et leurs espacements relatifs permettent précisément L'écoulement du liquide conducteur qui vient mettre en court-circuit la canalisation et La toile provoquant ainsi une alarme. De plus, L'ensemble ainsi constitué est suffisamment souple et flexible pour pouvoir en quelque sorte emmailloter la canalisation à surveiller sur toute sa périphérie externe, quelle que soit sa forme par ailleurs. Dans un mode de réalisation préféré de la structure objet de l'invention, les pièces élémentaires juxtaposées sur la toile métallique ont approximativement La forme de paves carres ou de plots hémisphériques et sont réalisées en un matériau isolant choisi parmi les composites et tes céramiques. Selon L'invention, la fixation des pièces élémentaires sur l'armature métallique de la structure constituée par une toile métallique peut être réalisée de différentes manières. Dans un premier mode de mise en oeuvre, Les pièces élémentaires sont fixées sur La face de la toile située en regard de La canalisation et ne s'étendent par conséquent que d'un seul côté de cette toile. Selon un second mode de mise en oeuvre, les remet pièces élémentaires isolantes sont constituées de deux familles distinctes, dont les éléments unitaires sont fixes face à face de chaque côté de la toile. Enfin, dans un troisième mode de mise en oeuvre, les pièces élémentaires isolantes sont des éléments coulés autour de la toile, qui englobent celle-ci et font saillie sur ses deux faces. Les moyens de fixation de la structure de détection autour de la canalisation peuvent etre constitués par tout moyen connu tel que par exemple des# cerclages métalliques de maintien des ceintures de fixation. Enfin, lorsqu'on veut protéger une canalisation ayant une certaine longueur, il est plus facile de réaliser la structure de détection de fuites en un certain nombre de secteurs juxtaposés dans Le sens longitudinal autour de la canalisation, les toiles de deux secteurs consécutifs étant maintenues en contact électrique par des barrettes de liaison appropriées, de façon à ce que L'ensembLe des toiles élémentaires constitue un entourage électrique continu de la canalisation sur toute la longueur de celle-ci. Les moyens électriques utilisés pour mettre en évidence l'existence d'un court-circuit entre la canalisation et la toile lors d'une fuite de liquide conducteur hors de la canalisation, peuvent être également de nature quelconque connue, tels que,par exemple, une source de tension à courant continu mise en série avec un voltmètre dans Le circuit toile-conduite. Les avantages techniques procurés par la structure de détection de fuite objet de L'invention peuvent se résumer pour l'essentiel par les considérations suivantes : L'épaisseur des pièces isolantes est suffisante pour assurer une bonne résistance au choc et d'autre part la toile métallique insérée au sein de la matière isolante maintient en place les morceaux en cas de bris, interdisant ainsi aux fils conducteurs de la toile de venir toucher la tuyauterie et ~de déclencher une fausse alarme. La maille de détection de cette structure est petite, et au plus égale à la longueur de la diagonale ou au diamètre de la pièce isolante. La structure s'adapte facilement à toutes les singularités rencontrées sur une tuyauterie. En effet, on peut découper ta toile métallique en fonction des nécessités sans rompre la continuité électrique. La matière qui constitue les pièces isolantes n'absorbe pas le liquide qui progresse donc facilement vers les fils détecteurs de La toile ; la structure participe à l'isolation thermique de la tuyauterie et L'isolant traditionnel en fibre de roche placé à la périphérie de la structure n'est plus au contact de la tuyauterie. De toute façon l'invention sera mieux comprise à La lecture de la description qui suit de plusieurs exemples de mise en oeuvre du dispositif de détection de fuites, description qui sera faite en se référant aux différentes figures ci-jointes 3 à 10 et qui représentent : - la figure 3, une vue d'ensemble en élévation d'une portion de structure détectrice conforme à l'invention, - la figure 4, une structure identique å celle de la figure 3, montée autour d'une canalisation à surveiller, - les figures 5, 6, 7, 9 et 10, différents modes de réalisation possibLes des éléments isolants objet de L'invention sur La toile conductrice, et - la figure 8, le montage, sur une portion de tuyauterie d'une certaine longueur, de plusieurs éléments de structure conforme à L'invention, juxtaposés selon l'axe longitudinal de. la tuyauterie et reliés par des barrettes conductrices. Sur la figure 3, on voit une portion d'un panneau de structure de détection de fuites conforme à l'invention, et la toile métallique de base 1 sur Laquelle sont fixées Les pièces élémentaires discrètes 2 en matériau isolant, ayant ici la forme de pavés rectangulaires juxtaposes. Ces pavés rectangulaires sont répartis sur la surface de la toile i selon une matrice dont les axes sont parallèles aux fils de cette toile 1. Le matériau constituant les pièces élémentaires isolantes 2 est par exemple une céramique ou un corps composite isolant. Dans l'exemple de la figure 3, les pièces élémentaires ou pavés isolants 2, sont reparties de part et d'autre de la toile métallique 1, comme on le voit sur la partie inférieure droite de la figure où trois de ces pavés 2a, 2b et 2c sont représentés sous forme partiellement ou totalement éclatée. Dans l'exemple de la figure 3, les pavés 2 sont disposés sur la toile 1 aux sommets d'un réseau carré régulier, selon des lignes et des colonnes à angle droit. Selon L'invention, il peut également être avantageux de les disposer sur la toile 1 en quinconce, c'est-à-dire décales d'un demi-pas du réseau d'une ligne ou d'une colonne à l'autre. La figure 4 montre un exemple d'application d'une structure comparable à celle de la figure 3, montée de façon à envelopper une canalisation 3 parcourue par un liquide conducteur tel que par exemple le sodium métallique qui circule dans le coeur de certains réacteurs nucléaires. Sur la figure 3, on reconnait les pièces élémentaires isolantes 2 ayant la forme de pavés et enveloppant la toile métallique 1 conductrice. Des ceintures de fixation 4 maintiennent la structure de détection précédente serrée et fixée le long de la paroi extérieure de la canalisation 3. Conformément à l'invention, un circuit électrique 5, composé d'un générateur de courant 6 et d'un détecteur d'intensité 7, est placé aux bornes de la canalisation métallique 3 d'une part, et de la grille 1 de l'autre. Dans ces conditions, le fonctionnement de la structure de détection de fuites objet de l'invention est le suivant. En cas de fuites ou de fissures apparaissant dans la paroi de la canalisation 3, du sodium liquide s'échappe par cette fissure et vient en contact avec les parties métalliques libres de la toile métallique 1, mettant ainsi celle-ci au meme potentiel que celui de La canalisation 3 ; pour le dispositif 5 envisagé sur la figure 4, ceci conduit à une déviation de l'ampèremètre 7, qui est donc révélatrice d'une fuite existant sur la canalisation 3. Les figures 5, 6, 7, 9 et 10 montrent ensuite plusieurs modes possibles de réalisation des plots isolants élémentaires de la structure de détection objet de l'invention en Liaison avec la toile métallique conductrice 1, support de cette meme structure. Dans le cas de la figure 5, les pavés isolants élémentaires sont constitués de deux familles distinctes situées de part et d'autre du plan de la toile 1. Sur cette figure 5, où l'on a représenté seulement l'un des pavés, on voit que celui-ci est constitué de deux moitiés 2d et 2e fixées, par exemple par collage, face à face de part et d'autre de la toile métallique 1. Sur la figure 6, le pavé 2 représenté est constitué d'une seule pièce moulée autour de la toile métallique 1, qu'elle englobe en faisant saillie des deux c8tés. Dans le mode de mise en oeuvre de la figure 7, le pavé isolant 2 est situé d'un seul coté de la toile métallique 1, à savoir du coté de celle-ci qui est tourné vers la canalisation à surveiller, non représentée d'ailleurs, sur cette figure 7. De l'autre coté de la toile métallique 1 se trouve fixée, mais ceci n'est qu'un exemple de réalisation non limitatif, une couche d'isolant thermique 8 en un matériau quelconque connu. Comme expliqué précédemment, la figure 8 illustre un exemple de mise en oeuvre de la structure de détection de fuites, objet de l'invention sur une portion de canalisation 3 d'une certaine longueur ; la structure de détection est alors composée d'un certain nombre de sections élémentaires telles que 9, 10 et Il visibles sur la figure 8, dont chacune est fixée par des ceintures telles que 4 sur la canalisation 3, deux sections adjacentes ayant leurs toiles métalliques 1 reliées électriquement par des barrettes conductrices telles que 12, 13, 14 et 15.Cette façon de réaliser la structure permet de mettre toutes les toiles élémentaires des différents éléments de structure au même potentiel, ce qui revient à réaliser, du point de vue de la conduction électrique, une seule et meme toile tout autour de la canalisation à surveiller. L'un des avantages particuliers de la structure de détection objet de l1invention réside dans le fait qu'on peut l'adapter à toute forme de canalisation existante et qu'on peut également la découper localement sans en compromettre l'efficacité, comme c'est le cas par exemple dans la zone 16 de la figure 8, pour permettre le raccordement d'une canalisation auxiliaire 17 avec la canalisation principale à surveiller 3. La figure 9 montre un plot isolant 2 de forme sphérique, composé de deux demi-sphères 2d, 2e situées de part et d'autre de la toile 1. La figure 10 montre un plot isolant 2 de forme ellipsoidale, composé de deux demi-ellipso;des 2d, 2e situés de part et d'autre de la toile 1. REVENDICATIONS 1. Structure de détection de fuites dans une canalisation (3) parcourue par un liquide conducteur électrique, tel qu'un métal fondu, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'une enveloppe, entourant la canalisation, fixée à celle-ci et comportant une toile métallique conductrice (1) sur laquelle sont fixées des pièces élémentaires discrètes (2) en un matériau isolant séparant électriquement La toile (1) de la canalisation (3) et des moyens électriques (5) permettant de mettre en évidence un court-circuit entre la canalisation (3) et la toile (1) résultant d'une fuite du liquide conducteur hors de la canalisation (3). 2. Structure de détection de fuites selon la revendication 1, caractérisée en ce que les pièces élémentaires (2) ont approximativement la forme de pavés carrés. 3. Structure de détection de fuites selon la revendication 1, caractérisée en ce que Les pièces élémentaires (2 > ont approximativement la forme de plots hémisphériques. 4. Structure de détection de fuites selon l'une quelconque des revendications 1 å 3, caractérisée en ce que les pièces élémentaires (2) sont réalisées en un matériau choisi parmi les composites et les céramiques. 5. Structure de détection de fuites selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les pièces élémentaires (20) sont fixées sur la face de la toile (i) située en regard de la canalisation (3). 6. Structure de détection de fuites selon L'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les pièces élémentaires (2) sont constituées de deux familles distinctes, fixées face à face de chaque côte de la grille. 7. Structure de détection de fuites selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les pièces élémentaires (2) sont des éléments coulés autour de La toile (1), engLobant celle-ci et faisant saillie sur ses deux ctes. 8. Structure de détection de fuites, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les pièces élémentaires sont disposées en lignes sur la toile (1). 9. Structure de détection de fuites, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les pièces élémentaires sont disposées en quinconce d'une ligne et d'une colonne à l'autre.