Brevet FR3037708A1 — publié le 20161223

Structure de réacteur nucléaire compact La présente invention concerne une structure de réacteur nucléaire. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à une structure de réacteur nucléaire dit compact, du type comportant une cuve de réacteur associée à des moyens formant générateur de vapeur. Le fonctionnement d'une telle structure étant déjà bien connu dans l'état de la technique, on ne le décrira pas dans le détail par la suite. On notera simplement qu'il existe déjà, dans l'état de la technique, de nombreuses structures de réacteurs nucléaires. Ainsi, par exemple, on a déjà proposé de raccorder la cuve de réacteur aux moyens formant générateur de vapeur, par l'intermédiaire de conduites entrant dans la constitution d'un circuit dit primaire de la structure. Différentes études ont été menées pour améliorer la sécurité de fonctionnement et réduire l'encombrement de telles structures. Ces études ont notamment conduit à la définition des structures de réacteurs nucléaires dits compacts. On trouvera un exemple de réalisation d'une telle structure de réacteur nucléaire compact dans le document FR A 1 526 787. Cependant, cette structure présente un certain nombre d'inconvénients. Par exemple, les moyens formant générateur de vapeur étant disposés dans le prolongement de la cuve, cette structure induit un encombrement en hauteur relativement important de l'ensemble. De plus les mécanismes de commande des grappes de contrôle de la réactivité ne peuvent plus sortir verticalement de la cuve dans l'axe du coeur. Par ailleurs il se pose également un problème de limitation en diamètre de la cuve, et donc en puissance du réacteur, du fait de la complexité de la fermeture de celle-ci. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet une structure de réacteur nucléaire compact, du type comportant une cuve de réacteur associée à des moyens formant générateur de vapeur, caractérisée en ce que les moyens formant générateur de vapeur sont disposés radialement et à l'horizontale, et directement accolés à la cuve. Suivant d'autres caractéristiques de la structure selon l'invention, prises seules ou en combinaison : 3037708 2 - les moyens formant générateur de vapeur comportent au moins un faisceau de tubes placés dans une enveloppe annulaire de générateur de vapeur disposée directement autour de la cuve ; - les moyens formant générateur de vapeur comportent plusieurs faisceaux de 5 tubes placés dans des enveloppes cylindriques de générateur de vapeur s'étendant radialement directement à partir de la cuve ; - les tubes présentent une forme générale en C allongé dont les extrémités sont raccordées à la cuve de réacteur à travers une partie de cuve correspondante formant plaque à tubes ; 10 - les tubes sont des tubes droits horizontaux dont une première extrémité est raccordée à la cuve de réacteur à travers une partie de cuve correspondante formant plaque à tubes et dont une deuxième extrémité est raccordée à une boîte à eau externe dans laquelle est placée une pompe de circulation ; - tous les aboutissants à la cuve sont situés sur un couvercle de celle-ci à 15 l'exception des tubes formant faisceau. - les moyens formant générateur de vapeur comportent des moyens de raccordement à une source d'alimentation en eau en entrée et des moyens formant collecteur de vapeur en sortie ; - les moyens de raccordement à une source d'alimentation en eau du générateur 20 de vapeur comportent des moyens d'injection d'eau dans celui-ci ; - les moyens formant collecteur de vapeur comprennent un orifice d'évacuation de celle-ci ménagé dans la partie supérieure du générateur de vapeur. 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 25 lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe partielle schématique illustrant un exemple de réalisation d'une structure de réacteur nucléaire compact selon l'invention, - la figure 2 représente une vue détaillée de tubes entrant dans la constitution d'une telle structure, 30 - la figure 3 représente une vue schématique de dessus des tubes entrant dans la constitution d'une telle structure, - la figure 4 représente une vue en perspective des tubes extérieurs du faisceau, entrant dans la constitution d'une telle structure, - les figures 5 et 6 représentent différentes variantes d'aménagement de tels tubes, et 3037708 3 - la figure 7 représente un autre mode de réalisation de moyens formant générateur de vapeur entrant dans la constitution d'une structure selon l'invention. On a en effet illustré sur ces figures et en particulier sur la figure 1, une structure de réacteur nucléaire compact. 5 Cette structure est désignée par la référence générale 1, et comporte une cuve, désignée par la référence générale 2, de réacteur nucléaire désigné par la référence générale 3. Les autres équipements associés à ce réacteur, tels que par exemple le couvercle, les barres de commande, etc..., sont désignés par la référence générale 4 sur cette figure 10 1 et ne seront pas décrits en détail dans la suite de la présente description. Cette cuve de réacteur 2 est associée à des moyens formant générateur de vapeur, désignés par la référence générale 5 sur ces figures 1 à 4. En fait, et comme cela est illustré sur ces figures, les moyens formant générateur de vapeur 5 sont disposés radialement et à l'horizontale et sont directement accolés à la 15 cuve de réacteur 2. De façon classique, et comme cela est illustré, les moyens formant générateur de vapeur 5 comportent au moins : une enveloppe externe également appelée enveloppe secondaire, désignée par la référence générale 6 sur ces figures 1 à 4, 20 des tubes regroupés par nappes et formant un ou des faisceau(x) de tubes, désignés par la référence générale 7, qui sont disposés dans cette enveloppe secondaire 6. En fait, et comme cela est illustré en particulier sur les figures 3 et 4, les moyens formant générateur de vapeur 5 peuvent comporter au moins un faisceau de tubes, 25 placés dans l'enveloppe annulaire 6 des moyens formant générateur de vapeur 5, et qui s'étendent directement et radialement à partir de la cuve 2. Dans l'exemple illustré sur ces figures, les tubes présentent une forme générale en C allongé. Ces tubes s'étendent alors radialement autour de la cuve et sont raccordés à cette 30 cuve de réacteur à travers une partie de cuve correspondante formant plaque à tubes également appelée bride de cuve. Cette partie de cuve est désignée par la référence générale 8 sur ces figures 1 à 4. Bien entendu différentes dispositions et différents modes de réalisation de ces 35 différents éléments peuvent être envisagés. 3037708 4 Sur les figures 3 et 4, les tubes en C allongé désignés par la référence 7, sont régulièrement répartis radialement autour de la cuve 2 et constituent un seul faisceau continu et annulaire à cette cuve 2. Sur la figure 5, on a représenté un autre mode de réalisation possible dans lequel 5 les moyens formant générateur de vapeur sont désignés par la référence générale 10 et comportent en fait plusieurs faisceaux de tubes, tels que par exemple les faisceaux de tubes désignés par les références générales 11, 12 et 13. Ces faisceaux de tubes sont placés dans des enveloppes cylindriques de générateur de vapeur telles que les enveloppes 14, 15 et 16 respectivement. 10 Comme cela est illustré sur cette figure, ces enveloppes cylindriques s'étendent radialement directement à partir de la cuve de réacteur, qui est désignée par la référence générale 17 sur cette figure 5. On notera bien entendu que là encore différents modes de réalisation peuvent être envisagés. 15 Ainsi par exemple, les tubes peuvent s'étendre radialement à partir de la cuve comme cela est représenté sur les figures 1 à 4, parallèlement les uns aux autres comme cela est illustré sur la figure 5 ou s'étendre en partie radialement dans la plaque à tubes de la cuve et parallèlement à partir de celle-ci. Ainsi, on a illustré sur la figure 6, un autre exemple de réalisation dans lequel les 20 moyens formant générateur de vapeur 20 comprennent une enveloppe externe unique, par exemple 21, de type annulaire. Plusieurs faisceaux de tubes, tels que les faisceaux 22, 23, 24 et 25, s'étendent dans cette enveloppe externe. Les portions des tubes des faisceaux s'étendent de façon générale radialement 25 dans la partie de la cuve 26 formant plaque à tubes. Les portions de tubes à l'extérieur de la cuve 26 sont parallèles entre elles. Les espaces libérés entre ces faisceaux peuvent alors être utilisés par exemple pour aménager des orifices d'entrée d'eau et de récupération de vapeur. Bien entendu d'autres modes de réalisation sont possibles. 30 On conçoit alors qu'une telle structure présente un certain nombre d'avantages notamment au niveau de la réduction de l'encombrement en hauteur de l'ensemble et de l'amélioration de la fiabilité et de la sécurité de fonctionnement de cette structure. En particulier, en cas d'incident avec perte des moyens de mise en circulation de l'eau primaire, une telle structure avec des générateurs de vapeur s'étendant radialement 35 autour de la cuve, permet de conserver une certaine dispersion de chaleur par augmentation de la surface d'échange avec l'environnement. 3037708 5 En effet, les moyens formant générateur de vapeur sont toujours en contact avec la cuve. Bien entendu d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés. Ainsi par exemple, on a illustré sur la figure 7, une variante de réalisation dans 5 laquelle la structure de réacteur est désignée par la référence générale 30. La cuve est quant à elle désignée par la référence générale 31 et les moyens formant générateur de vapeur sont désignés par la référence générale 32. En fait sur cette figure 7, les tubes sont alors des tubes droits horizontaux tels que par exemple les tubes 33 et 34, dont une première extrémité respectivement 35 et 36, est 10 raccordée à la cuve de réacteur 31, à travers une partie de cuve correspondante formant plaque à tubes et dont une seconde extrémité respectivement 37 et 38, est raccordée à une boîte à eau externe désignée par la référence générale 39. On notera qu'une pompe de circulation désignée par la référence générale 40, peut être placée dans cette boîte à eau 39. 15 Différents modes de réalisation des moyens d'alimentation en eau et de récupération ou de collecte de vapeur peuvent également être envisagés. Ainsi par exemple sur les figures 1 et 2, les moyens formant générateur de vapeur peuvent comporter des moyens de raccordement à une source d'alimentation en eau en entrée, formée par exemple par un orifice d'entrée d'eau, désigné par la référence 20 générale 50 sur ces figures 1 et 2. Cet orifice est alors raccordé à une source d'alimentation en eau appropriée et permet d'injecter de l'eau dans la partie inférieure de ces moyens formant générateur de vapeur. Les moyens formant générateur de vapeur peuvent également comporter, dans 25 leur partie supérieure, un orifice de récupération de vapeur correspondante désigné par la référence générale 51 sur ces figures 1 et 2. Il est également à noter que dans la structure décrite, tous les aboutissants à la cuve sont situés sur le couvercle de celle-ci à l'exception des tubes formant faisceau. Il va de soi que là encore de très nombreux autres modes de réalisation possibles 30 peuvent être envisagés. REVENDICATIONS1.- Structure de réacteur nucléaire compact, du type comportant une cuve (2 ; 31) de réacteur (3) associée à des moyens formant générateur de vapeur (5 ; 32), caractérisée en ce que les moyens formant générateur de vapeur sont disposés radialement et à l'horizontale, et directement accolés à la cuve. 2.- Structure de réacteur nucléaire compact selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens formant générateur de vapeur comportent au moins un faisceau de tubes (7) placés dans une enveloppe annulaire (6) de générateur de vapeur disposée directement autour de la cuve (2). 3.- Structure de réacteur nucléaire compact selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens formant générateur de vapeur (10) comportent plusieurs faisceaux (11, 12, 13) de tubes placés dans des enveloppes cylindriques (14, 15, 16) de générateur de vapeur s'étendant radialement directement à partir de la cuve (17). 4.- Structure de réacteur nucléaire compact selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que les tubes (7) présentent une forme générale en C allongé dont les extrémités sont raccordées à la cuve (2) de réacteur à travers une partie (8) de cuve correspondante formant plaque à tubes. 5.- Structure de réacteur nucléaire compact selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que les tubes (33, 34) sont des tubes droits horizontaux dont une première extrémité (35, 36) est raccordée à la cuve (31) de réacteur à travers une partie de cuve correspondante formant plaque à tubes et dont une deuxième extrémité (37, 38) est raccordée à une boîte à eau externe (39) dans laquelle est placée une pompe de circulation (40). 6.- Structure de réacteur nucléaire compact selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que tous les aboutissants à la cuve sont situés sur un couvercle de celle-ci à l'exception des tubes (7) formant faisceau. 7.- Structure de réacteur nucléaire compact selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens formant générateur de 3037708 7 vapeur comportent des moyens (50) de raccordement à une source d'alimentation en eau en entrée et des moyens (51) formant collecteur de vapeur en sortie. 8.- Structure de réacteur nucléaire compact selon la revendication 7, caractérisée 5 en ce que les moyens de raccordement à une source d'alimentation en eau du générateur de vapeur comportent des moyens d'injection d'eau dans celui-ci. 9.- Structure de réacteur nucléaire compact selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que les moyens formant collecteur de vapeur comprennent un orifice 10 d'évacuation de celle-ci ménagé dans la partie supérieure du générateur de vapeur.