Brevet FR3033928A1 — publié le 20160923

MODULE SOUS-MARIN DE PRODUCTION D'ENERGIE ELECTRIQUE La présente invention concerne un module sous-marin de production d'énergie électrique. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un tel module sous-marin immergeable par exemple dans de l'eau de mer et qui comporte au moins un caisson dans lequel sont placés des moyens formant réacteur nucléaire. La demanderesse a déjà proposé un tel module dans le cadre d'un projet connu sous le nom de marque de « FLEXBLUE ». Ce projet ambitionne de révolutionner la sureté nucléaire, en proposant un concept de sureté inégalé, basé sur l'utilisation d'une source froide disponible en permanence et de façon illimitée et d'un système de sauvegarde passif permettant aux moyens formant réacteur nucléaire de faire face de manière autonome, à n'importe quel accident pendant une durée de mission de plusieurs semaines. Ce projet a permis de mettre en avant et de concevoir des moyens de sécurisation du fonctionnement du module en utilisant par exemple l'eau de mer comme source froide de réfrigération passive des moyens formant réacteur, dans la mesure où le module est immergé et donc entouré d'eau de mer. La sureté en immersion d'un tel module est maintenant acquise. Cependant, plusieurs problèmes subsistent encore notamment au niveau de la réalisation pratique de ce module et de la sureté d'un tel module lors des phases d'émersion, c'est-à-dire en surface, ou de façon générale dans toutes les phases où celui-ci est hors de l'eau. Ces phases comprennent par exemple des phases de transport... En effet, ces phases sont présentées comme étant des phases de vulnérabilité potentielle pour le module car la source froide, c'est-à-dire en fait la mer, n'est plus disponible de façon passive. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet l'invention a pour objet un module sous-marin de production d'énergie électrique, du type comportant un caisson dans lequel sont placés des moyens formant réacteur nucléaire , caractérisé en ce que le caisson se présente sous la forme d'un caisson à double parois, dont une paroi interne forme une enceinte de confinement des moyens formant réacteur nucléaire, dont une paroi externe est en relation d'échange thermique avec l'environnement et forme une barrière de protection vis-à-vis de cet environnement et dont le volume entre les deux parois comporte des moyens formant réservoir d'eau constituant une source froide pour les moyens formant réacteur. 3033928 2 Suivant d'autres caractéristiques du module selon l'invention, prises seules ou en combinaison : - les moyens formant réacteur sont raccordés à des moyens formant échangeur de chaleur de sauvegarde placés entre les deux parois du caisson dans les moyens 5 formant réservoir d'eau ; - les moyens formant échangeur comportent plusieurs échangeurs dans des réservoirs de sauvegarde correspondants, régulièrement répartis autour de l'enceinte de confinement ; - les réservoirs de sauvegarde sont prévus dans la partie supérieure du volume 10 entre les deux parois du caisson ; - les réservoirs de sauvegarde sont munis de moyens de purge de vapeur se formant dans ceux-ci ; - des organes auxiliaires de réacteur sont disposés dans la partie inférieure du volume entre les deux parois du caisson ; 15 - le caisson est équipé de moyens de contrôle de la mise en relation fluidique ou d'isolement des réservoirs de sauvegarde et de l'environnement extérieur ; - le caisson est composé par assemblage de blocs élémentaires préformés de portions de caisson ; - les blocs sont assemblés les uns aux autres par soudage ; 20 - le caisson présente une paroi externe de forme générale cylindrique et une paroi interne de forme générale polygonale. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : 25 - la figure 1 représente une vue en coupe schématique de côté illustrant la structure générale d'un module sous-marin de production d'énergie électrique selon l'invention, - la figure 2 représente une vue schématique en coupe de dessus d'un tel module, - la figure 3 illustre un tel module hors de la mer, et 30 - la figure 4 représente un exemple de réalisation possible de parois d'un tel module. On a en effet illustré sur ces figures et en particulier sur la figure 1, un module sous-marin de production d'énergie électrique selon l'invention. Ce module sous-marin comporte un caisson désigné par la référence générale 1, 35 dans lequel sont placés des moyens formant réacteur nucléaire, désignés par la référence générale 2. 3033928 3 En fait et comme cela est illustré, le caisson se présente par exemple sous la forme d'un cylindre vertical à double parois. Bien entendu d'autres formes sont envisageables. La paroi interne de ce caisson est désignée par la référence générale 3 sur cette 5 figure, et forme alors une enceinte de confinement des moyens formant réacteur nucléaire 2. La paroi externe du caisson, désignée par la référence générale 4, est en contact et en particulier en relation d'échange thermique avec l'environnement, tel que par exemple avec de l'eau de mer, désignée par la référence générale 5. 10 Cette paroi externe 4 forme une barrière de protection de l'ensemble vis-à-vis de cet environnement. Le volume défini entre les deux parois interne et externe du caisson, est désigné de façon générale par la référence 6 sur cette figure 1. Ce volume comporte des moyens formant réservoir d'eau, désignés par exemple 15 par la référence générale 7, constituant une source froide pour les moyens formant réacteur. En fait et comme cela est illustré, les moyens formant réacteur 2 sont raccordés à des moyens formant échangeur de chaleur de sauvegarde, dont deux sont illustrés sur cette figure 1, et sont désignés par les références 8 et 9. 20 Ces moyens formant échangeur de chaleur de sauvegarde 8 et 9 sont alors placés entre les deux parois interne et externe du caisson, dans les moyens formant réservoir d'eau froide tels que les moyens formant réservoir 7. En fait, les moyens formant échangeur comportent plusieurs échangeurs dans des réservoirs de sauvegarde correspondants, par exemple régulièrement répartis autour de 25 l'enceinte de confinement, dans le volume défini entre les deux parois du caisson. Comme cela est illustré sur cette figure 1, les réservoirs de sauvegarde sont prévus dans la partie supérieure du volume entre les deux parois du caisson. Sur la figure 2, on a représenté des moyens formant réacteur nucléaire 2 qui sont associés à quatre échangeurs désignés par les références 8, 9, 10 et 11. 30 Ces échangeurs sont alors par exemple régulièrement répartis autour des moyens formant réacteur et de son enceinte de confinement formée par la paroi interne 3, dans des moyens formant réservoir 7 et 12, ménagés entre les deux parois du caisson dans la partie supérieure du volume défini entre ces parois. La partie inférieure de ce volume, telle que désignée par la référence générale 13 35 sur la figure 1, c'est-à-dire par exemple la partie située sous les moyens formant 3033928 4 réservoir, peut quant à elle, être adaptée pour recevoir des systèmes auxiliaires des moyens formant réacteur ou autre. On notera également que le caisson 1 peut être équipé de moyens de contrôle de la mise en relation fluidique ou d'isolement des réservoirs et de l'environnement. 5 On conçoit alors que lorsque le caisson 1 est immergé en mer, les échangeurs de sauvegarde permettent d'évacuer la chaleur résiduelle du réacteur dans les réservoirs de sauvegarde. Ceux-ci sont en relation d'échange thermique avec l'environnement, c'est-à-dire la mer, qui constitue alors une source froide inépuisable, à travers la paroi externe du 10 caisson. Lorsque le caisson est émergé c'est-à-dire hors de l'eau de mer, comme cela est illustré sur la figure 3, les échangeurs de chaleur permettent toujours d'évacuer une certaine quantité de chaleur des moyens formant réacteur dans ces moyens formant réservoir de sauvegarde. 15 Les moyens formant réservoir de sauvegarde constituent alors une source d'eau froide de refroidissement des échangeurs, lorsque le module est hors de l'eau, ce qui permet par exemple d'assurer la sécurité de celui-ci pendant son transport. On notera à cet égard que les réservoirs de sauvegarde peuvent être équipés de moyens de purge de vapeur se formant dans ceux-ci, ces moyens de purge étant par 20 exemple désignés par les références 14 et 15 sur la figure 3. Ces moyens peuvent alors être disposés dans la partie haute des moyens formant réservoir. On a illustré sur la figure 4, un exemple de réalisation d'un caisson pouvant entrer dans la constitution d'un tel module. 25 En fait et comme cela est illustré, le caisson désigné par la référence générale 1 sur cette figure 4, peut être constitué par assemblage de blocs élémentaires préformés de portions de caisson, comme cela est illustré. Sur cette figure 4, des portions de caisson telles que désignées par les références 16 et 17 par exemple, peuvent en effet être préformées, rapprochées les unes des autres 30 puis soudées les unes aux autres. Ceci permet de faciliter la réalisation du caisson et en particulier de réaliser des caissons présentant des diamètres relativement importants sans nécessiter de mise en oeuvre d'outils spécifiques, onéreux et complexes. On notera également à cet égard que le caisson 1 peut présenter une paroi 35 externe 4 de forme générale cylindrique et une paroi interne 3 de forme générale polygonale. 3033928 5 On conçoit alors qu'une telle structure de module sous-marin présente un certain nombre d'avantages dans la mesure où il est alors possible d'emménager des moyens formant réacteur nucléaire ou chaudière nucléaire dans une structure de type SPAR verticale. 5 Ce type de structure permet ainsi d'abriter des chaudières de plus grandes dimensions verticales. Comme il s'agit d'une structure à double cloisons, on augmente la sureté de l'ensemble car la cloison interne de la structure joue le rôle d'enceinte de confinement alors que la cloison externe de celle-ci protège l'enceinte de confinement des agressions 10 extérieures. Le volume créé entre les deux cloisons de la structure permet d'abriter de grandes capacités d'eau qui jouent le rôle de sources froides intermédiaires en immersion ou de sources froides principales en transport lorsque le module est émergé. Ce volume peut également abriter plusieurs échangeurs de chaleur ou d'autres 15 systèmes auxiliaires. Bien entendu ceci se traduit par le fait que le caisson peut être réalisé par construction modulaire et présente une grande robustesse aux contraintes mécaniques tout en facilitant l'intégration des réservoirs. Il en résulte de plus une augmentation de la sureté globale. 20 Bien entendu, d'autres modes de réalisation encore pourront être envisagés. 25 REVENDICATIONS1.- Module sous-marin de production d'énergie électrique, du type comportant un caisson (1) dans lequel sont placés des moyens formant réacteur nucléaire (2) , caractérisé en ce que le caisson (1) se présente sous la forme d'un caisson à double parois, dont une paroi interne (3) forme une enceinte de confinement des moyens formant réacteur nucléaire (2), dont une paroi externe (4) est en relation d'échange thermique avec l'environnement (5) et forme une barrière de protection vis-à-vis de cet environnement et dont le volume entre les deux parois comporte des moyens formant réservoir d'eau (7, 12) constituant une source froide pour les moyens formant réacteur. 2.- Module sous-marin selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant réacteur (2) sont raccordés à des moyens formant échangeur de chaleur de sauvegarde (7, 8, 10, 11) placés entre les deux parois (3, 4) du caisson (1) dans les moyens formant réservoir d'eau. 3.- Module sous-marin selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens formant échangeur comportent plusieurs échangeurs (7, 8, 10, 11) dans des réservoirs de sauvegarde correspondants (7, 12), régulièrement répartis autour de l'enceinte de confinement. 4.- Module sous-marin selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les réservoirs de sauvegarde (7, 12) sont prévus dans la partie supérieure du volume entre les deux parois du caisson. 5.- Module sous-marin selon la revendication 4, caractérisé en ce que les réservoirs de sauvegarde sont munis de moyens (14, 15) de purge de vapeur se formant dans ceux-ci. 6.- Module sous-marin selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que des organes auxiliaires de réacteur sont disposés dans la partie inférieure du volume entre les deux parois du caisson. 7.- Module sous-marin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson (1) est équipé de moyens de contrôle de la mise en relation fluidique ou d'isolement des réservoirs de sauvegarde et de l'environnement extérieur. 8.- Module sous-marin selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson (1) est composé par assemblage de blocs élémentaires préformés de portions de caisson (16, 17). 9.- Module sous-marin selon la revendication 8, caractérisé en ce que les blocs sont assemblés les uns aux autres par soudage. 3033928 7 10.- Module sous-marin selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson (1) présente une paroi externe (4) de forme générale cylindrique et une paroi interne (3) de forme générale polygonale.