Brevet FR2719696A1 — publié le 19951110

REACTEUR NUCLEAIRE A ECHANGEUR ET POMPES INTEGRES DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne les réacteurs nucléaires à échangeur intégré, c'est-à-dire comportant dans le même ensemble le réacteur proprement dit et le générateur de vapeur. Cet ensemble forme un assemblage très compact et formant un tout. Art antérieur et problème posé I1 existe donc déjà des réacteurs nucléaires à échangeur intégré. Ils comportent principalement chacun un coeur central constituant l'élément producteur de chaleur. Ce coeur est placé au milieu d'une cuve. Une circulation de fluide, appelée "circuit primaire", est organisée à l'intérieur de la cuve pour évacuer la chaleur du coeur central vers un générateur de vapeur placé au-dessus du coeur et de la cuve. I1 existe donc un mouvement ascendant central du fluide qui passe successivement dans le coeur central, puis dans le générateur de vapeur placé au-dessus, le fluide étant ensuite renvoyé dans la cuve à la périphérie de celle-ci pour retomber en-dessous du coeur central par un mouvement descendant périphérique. Des pompes de circulation sont installées autour de la cuve pour apporter l'énergie nécessaire à ce fluide du circuit primaire, de façon à assurer sa circulation dans l'ensemble du réacteur. Ces pompes de circulation sont jusqu'à présent placées sur des canalisations latérales en forme de cornes et rapportées par soudure sur la cuve. Chaque canalisation est donc fixée sur la cuve par une partie horizontale et se redresse par une partie verticale sur laquelle est fixée la pompe de circulation. Un tuyau central est placé à l'intérieur de la canalisation. Ainsi, le fluide est aspiré par l'hélice de la pompe et pénètre donc dans la canalisation entre celle-ci et le tuyau central. I1 est ensuite refoulé par l'hélice au milieu du tuyau central, dans sa première extrémité. La deuxième extrémité débouche dans la cuve, en étant orientée, vers le bas, dans le sens descendant du flux du fluide primaire autour du coeur central. Cette disposition des pompes de circulation au moyen de cornes rapportées nécessite de grandes précautions au niveau de la réalisation de ce joint de soudure des cornes sur la cuve et de son contrôle avant et pendant le service. La non-rupture de ce joint en service est un des points primordiaux du cahier des charges d'un tel ensemble. De plus, cette conception de réalisation du branchement des pompes de circulation présente un inconvénient de vibrations. En effet, sous l'effet excitatoire de la pompe à basse fréquence, des vibrations sont transmises dans la canalisation en forme de corne, dans le joint et/ou dans la cuve. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un autre type de conception de l'ensemble d'un réacteur nucléaire à échangeur intégré, notamment au niveau des pompes de circulation du fluide du circuit primaire. Résumé de l'invention A cet effet, l'objet principal de l'invention est un réacteur nucléaire à échangeur intégré comprenant - une cuve - un coeur central placé dans la cuve - un générateur de vapeur placé au-dessus de la cuve et du coeur central ; et - un circuit primaire d'évacuation de la chaleur passant dans le coeur par un flux central ascendant pour passer ensuite dans le générateur de vapeur et passant entre la cuve et le coeur central par un flux périphérique descendant pour la recirculation du fluide, ce circuit primaire étant équipé de pompes de circulation. Selon l'invention, ces pompes de circulation sont intégrées, c'est-à-dire placées à la périphérie de la cuve, inclinées, logées dans des bossages eux-mêmes inclinés qui font partie intégrante de la cuve, de façon à ce que l'hélice de chaque pompe soit placée dans le flux descendant périphérique du circuit primaire. De préférence, l'angle d'inclinaison de chaque bossage et de chaque pompe par rapport à la verticale est de l'ordre de 150 à 20 , mais peut être compris entre 100 et 30". Dans la réalisation principale de 1 invention, on utilise une virole de séparation des débits placés entre le réacteur et la cuve, dans le flux descendant périphérique, pour distribuer sur chaque hélice de pompe une partie de ce flux descendant par un orifice placé au-dessus de chaque pompe, cette virole étant placée juste en-dessous du générateur de vapeur. Avantageusement, chaque pompe se complète d'ouïes d'aspiration prévues dans le corps de pompe, au niveau de l'hélice de chaque pompe pour assurer le passage du débit descendant sur l'hélice. Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, accompagnée de deux figures représentant respectivement - figure 1, en coupe, le réacteur nucléaire selon l'invention ; - figure 2, en coupe, le détail des pompes du réacteur nucléaire selon l'invention. Description détaillée d'une réalisation de l'invention En référence à la figure 1, on peut distinguer le coeur central 1 du réacteur nucléaire qui est placé au milieu de la cuve 10, ces deux éléments étant surmontés par le générateur de vapeur 4. Le coeur central 1 est maintenu dans la cuve 10 par une virole interne 17 qui délimite d'ailleurs l'espace périphérique 18 à l'intérieur de la cuve 10, autour du coeur central 1. Cet espace périphérique 18 fait partie du circuit primaire d'évacuation de la chaleur. La surface interne de la cuve 10 est recouverte d'une paroi de doublure 11. Ce circuit se complète par le fond de la cuve 10, par les intervalles entre les barres de combustible du coeur central 1, par le volume interne 19 délimité par la virole interne 17 au-dessus du coeur central 1 et par des canalisations d'échange de chaleur 7. En effet, celles-ci parcourent l'intérieur 5 de la cloche 6 du générateur de vapeur 4, leurs extrémités 9 étant fixées dans la plaque de base 8 du générateur de vapeur 4, une extrémité étant en communication avec le volume périphérique externe 18 et l'autre avec le volume interne central 19. Le circuit primaire se complète de plusieurs pompes de circulation 20 placées dans des bossages 21 formés dans la cuve 10 du réacteur. Les flèches montantes symbolisent le flux central ascendant, tandis que les flèches descendantes symbolisent le flux périphérique descendant. Comme on le constate sur la figure 1, les pompes 20 ont un axe A incliné par rapport à la verticale d'un angle de l'ordre de 20 . Ceci est un exemple de réalisation, le but de ce positionnement incliné étant que l'hélice 22 de la pompe se trouve dans l'espace périphérique 18 du flux descendant du circuit primaire, dans le but de communiquer au fluide d'évacuation de la chaleur l'énergie nécessaire à sa circulation dans tout le réacteur nucléaire. Dans ce but, la cuve comprend des bossages 21 épousant la forme des pompes dans leurs positions inclinées. Ce bossage 21 fait partie intégrante de la cuve 10 et est fabriqué à partir de la même pièce. Sur cette figure 1, on peut également distinguer une virole de séparation des flux 15 comportant des orifices 16, placée dans l'espace périphérique 18, au-dessus du niveau des hélices 22 de la pompe 20. Ainsi, le fluide en provenance du générateur de vapeur 4 et descendant dans l'espace périphérique 18 passe à travers ces orifices 16 et est amené, par l'intermédiaire d'ouïes d'aspiration 23, dans le volume occupé par l'hélice 22 de la pompe 20. Ainsi, la circulation du fluide d'évacuation de la chaleur est assurée. La figure 2 représente en détail cet endroit où est placée la pompe 20. On y retrouve des éléments cités auparavant. On comprend ainsi que le fluide, après avoir été séparé en un ou plusieurs flux par un ou plusieurs orifices 16 de la virole de séparation des débits 15, soit envoyé sur l'hélice 22 d'une ou de plusieurs pompes 20. En effet, il se trouve alors dans la partie supérieure 25 de l'espace périphérique 18. Des ouïes d'aspiration 23 étant pratiquées dans le corps 24 de la pompe 20 qui entoure l'hélice 22, le flux de fluide peut donc passer à travers ces ouïes 23. Il est attiré par l'hélice 22 et est propulsé par cette dernière dans la partie inférieure de l'espace périphérique 18. La pompe 20 est montée au moyen d'une bride 26 sur le bossage 21 par des moyens de fixation connus en soi. Les câbles d'alimentation 27 du moteur de la pompe 20 sont ramenés dans une boîte à bornes 28 par l'intermédiaire de traversées étanches diélectriques résistant à la pression. De préférence, le moteur de la pompe est un moteur du type chaud, c' est-à-dire fonctionnant à 3000C. On a également représenté sur cette figure un plateau de supportage 28 de l'ensemble du réacteur nucléaire. Il est complété d'un joint de positionnement 29 placé sur une surface inférieure conique du plateau de supportage 28 et destiné à recevoir la surface externe de la cuve 10 et des bossages 21. Avantages de l'invention Les éléments rapportés que constituaient les cornes de fixation des pompes, placées en porte-à-faux, sont supprimés. La suppression de la soudure de fixation de telles canalisations entraîne la suppression de contrôle de cette soudure. Les vibrations dues au fonctionnement de la pompe à l'extrémité de la corne sont supprimées et les bruits générés par le moteur de la pompe sont réduits au minimum du fait de la massivité du bossage et de la bride de cuve. L'utilisation d'un moteur, dit "moteur chaud", c'est-à-dire fonctionnant à 300"C, permet de ne pas avoir de circuit auxiliaire de réfrigération. Le coût de la réalisation de la pompe est diminué du fait de l'absence de corps résistant à la pression et d'échangeur de chaleur entre le circuit primaire du réacteur et le circuit auxiliaire de réfrigération. L'ensemble du réacteur nucléaire, c'est-à-dire le bloc chaudière, peut être posé par l'intermédiaire des bossages des pompes sur un supportage du type en coquetier. La protection neutronique est facilitée par la symétrie de l'ensemble. REVENDICATIONS 1. Réacteur nucléaire à échangeur intégré, comportant - une cuve (10) - un coeur central (1) placé dans la cuve - un générateur de vapeur (4) placé au-dessus du coeur (1) et de la cuve (10) - un circuit primaire d'évacuation de la chaleur passant dans le coeur central (1) par un flux central ascendant (14), pour passer ensuite dans le générateur de vapeur (4) et par un flux périphérique descendant (18) entre le coeur central (1) et la cuve (10) pour sa recirculation, ce circuit primaire étant équipé de pompes de circulation (20), caractérisé en ce que les pompes de circulation (20) sont intégrées, c'est-à-dire placées à la périphérie de la cuve, inclinées, placées dans des bossages (21) eux-mêmes inclinés et faisant partie intégrante de la cuve (10), de façon à ce que l'hélice (22) de chaque pompe (20) soit placée dans le flux descendant périphérique (18) du circuit primaire. 2. Réacteur nucléaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison de chaque bossage (21) et de chaque pompe (20) est compris entre 10 et 300 par rapport à la verticale. 3. Réacteur nucléaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une virole de séparation des débits (15) placée dans le flux descendant (18), entre le coeur central (1) et la cuve (10), pour distribuer sur chaque hélice de pompe (20) une partie du flux descendant par un orifice (16), cette virole étant placée au-dessus des pompes (20) et en dessous du générateur de vapeur (4). 4. Réacteur nucléaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque pompe (20) a des ouïes d'aspiration (23) prévues dans le corps (24) de la pompe (20) au niveau de l'hélice (22) pour assurer le passage du flux descendant de fluide sur l'hélice (22).