Brevet FR2989505A1 — publié le 20131018

'1 L'invention concerne un réacteur nucléaire refroidi au sodium, qui peut être du type intégré, contenant dans une même cuve cylindrique en acier le sodium primaire refroidissant le coeur nucléaire, les pompes agissant sur ce sodium, et des échangeurs primaires transmettant la chaleur à un circuit de fluide caloporteur e circulant à l'extérieur, notamment un circuit de sodium secondaire. Ce réacteur peut aussi être du type à boucles, les pompes et échangeurs étant placés en circuits extérieurs. Selon des propositions antérieures, le fond en acier de la cuve à sodium est posé sur le fond d'une cuve de sécurité en béton reposant sur le sol et de 4* préférence enfoncée dans le sol. Un circuit de refroidissement dans le béton jU maintient « froid » le fond en acier, à moins de 98°C, température de gel du sodium. Au dessus, jusqu'au sommier « tiède » à environ 400°C portant le coeur nucléaire, le sodium liquide est stabilisé quasi immobile en gradient thermique. Les températures continuent à croître dans l'espace « chaud » supérieur de circulation, jusqu'à environ 550°C, très au dessous de l'ébullition du sodium, 883°C à la pression atmosphérique. fi Le béton du fond froid reçoit en toute sécurité les poids de la cuve, du sodium, et, par l'intermédiaire de supports verticaux, du sommier portant les éléments verticaux constituant le coeur et des éléments périphériques. Les pompes et échangeurs sont suspendus sous le couvercle de la cuve de sécurité, qui porte également le bloc de commande des barres absorbantes plongeant dans le coeur, et le dispositif de 21) transfert des éléments combustibles. La paroi en acier de cette cuve posée n'est ainsi soumise qu'à la faible tension horizontale due au sodium contenu, à la pression atmosphérique. Au dessus du sommier, cette paroi n'a donc pas à être refroidie à 400°C comme dans le cas des cuves suspendues sous le couvercle. Celles-ci doivent recevoir une circulation de 2 sodium tiède dans des écrans ou «baffles», fragiles, onéreux, et inefficaces après perte accidentelle du débit de sodium. Le fond de la cuve à sodium, par sa fixation au fond de la cuve de sécurité, est maintenu vis-à-vis des sollicitations sismiques. Son sommet, soumis aux dilatations, doit être raccordé de manière étanche au sommet de la cuve de sécurité, c et si possible lui aussi maintenu en cas de séisme. On pourrait envisager un raccordement par soufflet en acier, mais alors de très grandes dimensions et difficile à réaliser. Selon l'invention, une solide jupe en acier fixée sous le couvercle, concentrique et intérieure à la cuve, pénètre dans le sodium, ne laissant entre elle et 5-la paroi de cuve qu'un mince espace annulaire, où s'établit un niveau libre de sodium, recouvert par le gaz inerte garnissant l'espace entre les deux cuves. En cas de séisme, cette couche de sodium, par son inertie en s'appuyant sur la jupe, entrave le déplacement relatif du sommet de cuve. Au dessus de cette couche, un faible débit de gaz est prélevé pour épuration et recyclage. Cette invention peut être ainsi appliquée pour la cuve directement posée sur le 5 fond en béton. La variante ci-dessous permet l'introduction d'appareils d'inspection visuelle du fond. Le fond de la cuve principale à sodium repose alors sur le fond d'une cuve de doublage posée sur le béton, par l'intermédiaire de supports répartis reprenant les poids appliqués par les supports du coeur au dessus,. Pour le fonctionnement du réacteur, l'espace entre les cuves est rempli de sodium 10 secondaire, assurant le maintien des gradients thermiques et ainsi la limitation des contraintes. Il existe donc au sommet, en fonctionnement, deux espaces annulaires de faible épaisseur, avec des niveaux de sodium voisins, chacun avec prélèvement de gaz pour épuration et recyclage, ces niveaux assurant par l'inertie du liquide une limitation des déplacements relatifs. L'espace entre les cuves est vidangé pour 15- l'introduction autour de la cuve principale d'appareils d'inspection visuelle en bouts de câble , ensuite déplacés entre les deux fonds. Cette vidange implique le report du poids du sodium sur les supports répartis indiqués plus haut. La Figure 1 concerne un réacteur du type intégré à cuve directement posée, avec la nomenclature suivante : 2.0 1. cuve de sécurité en béton, encastrée dans le sol, 2. couvercle fixé au dessus de la cuve 1, 3. cuve à sodium primaire, avec fond posé, 4. sommier sous le coeur, avec collecteur en périphérie, 5. supports verticaux entre le fond et le sommier, 6. coeur nucléaire et éléments périphériques, 7. colonne de pompe, pénétrant verticalement dans le collecteur, 8. colonne d'échangeur de chaleur, pénétrant dans le collecteur, 9. ensemble des appareils surmontant le coeur, 10. niveau de sodium dans la cuve, surmonté d'argon, 30 11. jupe en acier selon l'invention.. La Figure 2 représentecles mêmes composants, et ceux relatifs à la variante avec cuve de doublage, selon la nomenclature suivante : 12. cuve de doublage, 13. supports sous la cuve de doublage, reprenant les poids sous les supports 6, 3S-14. niveau de sodium dans la cuve de doublage, en fonctionnement, 15. appareil d'inspection (cuve de doublage vidée). L'épaisseur de l'espace entre la jupe 11 et la cuve 3 est aussi faible que possible, par exemple 2 cm, compte tenu de la précision de la construction et des différences de température à prévoir en exploitation. Cet espace annulaire est rempli de sodium immobile, jusqu'à un niveau qui peut être inférieur à celui dans la cuve, si l'on choisit, dans l'espace entre cuve 1 et cuve 3, pour éviter des sorties de produits radioactifs, une pression d'argon supérieure à celle du ciel gazeux sur le sodium. Ce niveau laisse dans l'espace annulaire une certaine hauteur de sodium, qui par son inertie amortit en cas de séisme ou d'accident les oscillations du sommet de la cuve par rapport à la jupe, encastrée dans le couvercle 1C) refroidi et rigide. Des variations constatées sur cette hauteur peuvent permettre de déceler des anomalies. La cuve 3, ainsi maintenue sur le fond en béton et au sommet, et enserrant le sommier, contient efficacement les éventuels efforts sismiques ou accidentels. REVENDICATIONS1. Réacteur nucléaire comprenant un dispositif de raccordement entre la paroi supérieure d'une cuve de révolution (3) à sodium, à température croissant vers le haut, posée sur le fond d'une cuve de sécurité (1), et un couvercle (2) traversé par des appareils assurant le refroidissement, le contrôle et le rechargement du coeur nucléaire, caractérisé en ce qu'une jupe (11) est fixée sous le couvercle (2), concentrique à la cuve (3), et plonge dans le sodium à l'intérieur de la cuve (3), avec un écart limité par les conditions de fonctionnement. Revendication 2. Réacteur selon revendication 1, caractérisé en ce que, au dessus du niveau de sodium dans l'espace annulaire entre la cuve (3) et la jupe (11), un débit du gaz remplissant l'espace entre la cuve de sécurité (1) et la cuve (3) est prélevé pour épuration et recyclage. Revendication 3. Réacteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la cuve primaire 13) est doublée par une cuve (12) formant un double-fond reposant sur le fond de la cuve de sécurité (1), ce double-fond traversé par des supports reprenant les poids transmis par les supports des organes du réacteur dans la cuve (3), ce double-fond et l'espace annulaire entre les cuves donnant passage à des appareils d'inspection des surfaces métalliques, introduits depuis le haut en bout de câbles. Revendication 4. Réacteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le volume entre les cuves peut être rempli de sodium secondaire jusqu'à un niveau voisin de celui du sodium dans la cuve primaire (3).