Brevet FR2747824A1 — publié le 19971024

Dispositif de connexion de l'échangeur dans un réacteur nucléaire refroidi au sodium. On connait les réacteurs nucléaires refroidis au sodium du type "intégré" c'est-à-dire comportant une cuve primaire remplie de sodium et contenant à la fois le coeur nucléaire et le circuit de refroidissement primaire. Celui-ci est composé de pompes de tuyauteries et d'échangeurs Intermédiaires où la chaleur produite par le coeur est transférée à un circuit de sodium secondaire, qui la conduit à l'extérieur vers des générateurs de vapeur pour la production d'électricité. Le sodium "chaud" (environ 540oC) issu du coeur monte dans une "cuve chaude" centrale environnée par un "plenum" de "sodium tiède" (environ 400"C) dans lequel sont plongés les échangeurs intermédiaires. constitués de corps cylindriques verticaux suspendus à partir de la dalle de couverture, qui supporte les canalisations de sodium secondaire. Chaque échangeur recoit en partie supérieure du sodium primaire chaud venant de la cuve chaude, et relâche à sa base du "sodium tiède" dans le plenum. Des pompes reprennent ce sodium tiède dans le plenum et l'injectent en pression dans le sommier de répartition. coffre situé sous le coeur nucléaire et alimentant les éléments combustibles qui produisent la chaleur. Dans la plupart des réacteurs refroidis au sodium et "intégrés" la cuve primaire est suspendue en périphérie à la dalle supérieure de la cavité en béton qui entoure cette cuve. Le sommier supportant le coeur peut reposer sur le fond de cette cuve. ou être suspendu en périphérie à une autre structure reportant la charge à la dalle supérieure. L'invention sera décrite dans le cas des réacteurs à cuve à fond froid posé, selon les brevets du même auteur. En ce cas, le sommier et la "cuve chaude" reposent sur le fond par l'intermédiaire de jupes cylindriques à gradient thermique. L'invention conceme le dispositif de connexion permettant l'alimentation en sodium chaud du sommet d'un échangeur intermédiaire. Une disposition usuelle consiste à évaser la partie haute de la "cuve chaude" et à y disposer des cheminées verticales ouvertes en bas dans le plenum, permettant la mise en place de l'échangeur par translation verticale. L'étanchéité autour du corps d'échangeur est alors obtenue soit par un "joint hydraulique" du type cloche à gaz dans un espace annulaire, soit par des joints de type mécanique, avec des garnitures ou segments d'un type conservant son apt:tuce à glisser et ne efficacité suffisante cans un milieu à haute température L'invention a pour but de s;mpiifier et :'alléger ur, et alspcsitif ce connexion. en permettant de ne pas évaser a cuve chaude Elle est spéc,'aiement indiquée lorsque le sommier du coeur et ta cuve chaude reposent sur le fond de la cuve, comme Indiqué plus haut. En effet, un évasement de la cuve chaude pourrait nécessiter alors un certain guidage de cette cuve te long des parois verticales. A cet effet, selon l'invention, la cuve chaude, substantiellement cylindrique. est munie d'orifices latéraux. tandis que chaque corps cylindrique d'échangeur intermédiaire, descendu à l'extérieur de cette cuve chaude par un trou cylindrique dans la dalle supérieure, est muni d'une manchette horizontale actionnée en coulissement, entre une position rétractée sans saillie à l'extérieur du corps d'échangeur, et une position étendue avec pénétration dans un des orifices latéraux, position commandée aprés introduction de l'échangeur dans la cuve du réacteur. L'invention sera décrite en s'aidant des Figures suivantes: -Figure 1 montrant une coupe simplifiée de la cuve primaire d'un réacteur nucléaire refroidi au sodium, de type intégré, dans l'option d'un reacteur à fond froid posé, -Figure 2 montrant une coupe agrandie de la connexion selon l'invention La cuve pnmaire comporte un fond horizontal en acier 1, refroidie par des canalisations d'eau 2, qui repose sur la dalle de fond 3 de t'enceinte en béton. et une paroi cylindrique verticale 4 détachée de la paroi intérieure verticale refroidie 5 de cette enceinte. Une partie souple 6 relie cette paroi 4 à la dalle supéneure 7 de cette enceinte. Sur le fond en acier 1 sont posées et soudées des jupes cylindriques verticales 10, 10', supportant le sommier 11, coffre sous pression de sodium alimentant en sodium "tiède" (400"C) les éléments combustibles 12 en matière fissile. plantés dans divers logements, ainsi que des éléments périphénques 13, soit "fertiles", soit usés et en cours de décroissance radioactive avant déchargement. A la périphérie du sommier 11 est fixée une "cuve chaude" 15 canalisant vers le haut le sodium "chaud" (540"C) sortant de ces divers éléments. De la dalle supérieure 7. par un onfice cylindrique 16, pend le corps cylindrique vertical 17 d'un échangeur Intermédiaire. connecté en partie supéneure par des canalisations de sodium Or voit que, sous l'effet d'une elévation de temsérature la cuve chaude monte et l'échangeur descend. Des pompes telles que 8 reprennent ;e sodium "tiéde " ;ssu des divers échangeurs identiques. et l'lnJecten, dans le sorrrnler La connection de la cuve chaude 15 à l'échangeur. objet de l'invention. comporte des percements 20 dans la paroi de cuve. à une profondeur suffisante pour éviter la formation d'un vortex d'aspiration. et leur raccordement 21 à l'extérieur de la paroi de cuve Interne. à un élément tubulaire horizontal 22 soudé à la paroi. avec un guidage conique 23. Cette disposition permet d'exploiter pour des manutentions le plein diamètre de la cuve Interne. En face de cet élément 22, le corps d'échangeur est percé d'un canal circulaire 24 dans lequel peut coulisser une manchette tubulaire 25 munie de portées coulissantes d'étanchéité 25 et 27 pour s'appuyer respectivement dans l'élément 22 et le canal 24. L'entrainement en coulissement est assuré depuis le sommet de l'échangeur, par exemple au moyen d'un renvoi d'angle 28 actionné par une tige 29. traversant un joint d'étanchéité non figuré. Les joints d'étanchéité utilisent les matériaux couramment utilisés pour de telles fonctions dans le sodium chaud, notamment des parties relativement souples en tôles minces, ou des segments fendus à joints contrariés. Une légère fuite de ces joints est admise. On a figuré des cloches à gaz pour l'isolement thermique entre le sodium "chaud" et le sodium "tiède", d'une part en 30 autour de la cuve chaude, d'autre part en 31 autour de l'échangeur. La présente invention de réaiisation relativement simple. remplace les dispositions plus complexes usuelles, comportant la pénétration de l'écnangeur dans une cuve chaude évasée. REVENDICATIONS 1. Dispositif de jonction pour l'écoulement de sodium chaud de la cuve interne chaude vers l'échangeur, dans un réacteur nucléaire refroidi au sodium de type intégré comportant un codeur nucléaire (12) chauffant le circuit de sodium primaire et le rejetant dans une cuve inteme chaude (15) au dessus du oeeur, et des échangeurs intermédiaires cylindriques (17) descendus verticalement depuis une dalle supéneure (7) dans la cuve primaire en périphérie du coeur. caracténsé en ce que l'échangeur (17) comporte un canal horizontal (24) contenant une manchette (25) dépiaçabte en couiissement, entre une position rétractée qui permet l'introduction de l'échangeur depuis ia dalle supérieure, et une position étendue qui permet rentrée de la manchette dans un orifice de la cuve inteme. 2. Dispositif de jonction selon ia revendication 1, caractérisé en ce que la commande de dépiacement en couiissemerat de a manchette est constituée par un renvoi d'angle (28 > et une tige verticale de manoeuvre (29). 3. Dispositif de jonction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'orifice dans ia cuve interne est constitué par des fenêtres 20) comportant des raccordements (21) extérieurs à la paroi cylindrique de la cuve interne, à un tube horizontal (22) soudé à cette paroi et pourvu clun cône ventrée (23) pour la manchette.