(57)【要約】  本発明は、一体型の原子炉のための新規なアーキテクチャに関する。  本発明は、  一次ナトリウムの流れのための高温領域および低温領域の分離装置を、切除部を有する２つの壁の形態で実現すること、  一方が高温領域から低温領域へと中間交換器を通過するナトリウムの流れのためのものであり、他方が低温領域に位置する２つのポンプグループを、流れに関して直列に設けること、  中間交換器の出口窓を下方の壁の下方に設けること、および  崩壊熱の除去用の交換器の出口窓を低温領域の上方に設けることを含んでおり、切除部を有する壁と熱除去用の交換器との間のすき間のすべて、および切除部を有する２枚の壁の間の高さが、通常の動作の際に壁、交換器、および容器の間の相対運動を吸収し、通常の動作の際に２枚の壁の水平な部位の間に定められる空間における一次ナトリウムの温度成層化の確立を可能にし、単一のポンプグループの予期せぬ停止の場合に前記すき間の間を通過する一次ナトリウムの流れの一部に起因する壁へと加わる機械的な応力を軽減するように、あらかじめ定められている。【選択図】図３
2012509459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナトリウムで満たされるように構成された容器（１３）を備えており、該容器（１３）の内部に、炉心（１１）と、一次ナトリウムの流れのためのポンプ手段（１９’）と、通常の動作において炉心が生じる出力を取り出すように構成された中間交換器として知られる第１の熱交換器（１６）と、停止時の炉心が生じさせる崩壊熱を前記ポンプ手段も停止しているときに除去するように構成された第２の熱交換器（２５）と、該容器内に高温領域（１２）および低温領域（１４）を定める分離装置とが設けられている一体型のＳＦＲ原子炉（Ｒ２）であって、
前記分離装置が、各々が前記炉心を囲んで設けられた実質的に垂直な部位（１５０１、１５１１）と実質的に水平な部位（１５００、１５１０）とを備えている２枚の壁（１５０、１５１）で構成され、該実質的に水平な部位が、高さ（Ｈ）だけ互いに離れており、上側の壁（１５０）の前記水平な部位（１５００）の上方に定められる空間が、前記高温領域を形成している一方で、下側の壁（１５１）の前記水平な部位（１５１０）の下方に定められる空間が、前記低温領域を形成しており、前記実質的に水平な部位（１５００、１５１０）が、前記容器に対するすき間（ｊ１）を備えており、
前記中間交換器（１６）が、該交換器の出口窓（１８）が前記下側の壁の前記水平な部位の下方に位置するように、前記分離装置の前記壁の前記水平な部位の各々に形成された第１の切除部にすき間（ｊ２）を伴いつつ実質的に垂直に設けられており、
可変の流れを有する前記ポンプ手段が、流れに関して直列な２つのグループ（１９’ｉｎｆ、１９’ｓｕｐ）へと分割され、一方のグループ（１９’ｉｎｆ）が、前記低温領域から前記高温領域へと前記炉心を通過するナトリウムの流れのために前記下方の壁の前記水平な部位の下方に設けられ、他方のグループ（１９’ｓｕｐ）が、前記高温領域から前記低温領域へと前記中間交換器を通過するナトリウムの流れのために該中間交換器（１６）に隣接して設けられ、
温度取得手段（６、６０）が、前記２枚の壁の前記水平な部位（１５００、１５１０）の間に定められる空間に設けられ、該空間内の温度成層化をリアルタイムで判断するために実質的に垂直な軸に沿って分布しており、
一方では前記温度取得手段へと接続され、他方では２つのポンプグループへと接続された自動制御手段が、通常の動作の際に満足できる成層化のレベルを維持すべく、少なくとも一方のポンプグループの流れを必要に応じて変更するために設けられており、
前記第２の交換器（２５）が、前記低温領域（１４）の上方に実質的に垂直に設けられており、
前記炉心および前記ポンプ手段の停止時に前記第２の交換器から前記低温領域への一次ナトリウムの自然対流を可能にする手段が存在し、
前記すき間（ｊ１、ｊ２）ならびに前記分離装置の前記２枚の壁の前記水平な部位（１５００、１５１０）の間の高さ（Ｈ）のすべてが、通常の動作の際に前記壁（１５０、１５１）、交換器（１６、２５）、および容器（１３）の間の相対運動（differential movements）を吸収し、通常の動作の際に前記２枚の壁（１５０、１５１）の前記水平な部位の間に定められる空間における一次ナトリウムの温度成層化の確立を可能にし、単一のポンプグループ（１９’）の予期せぬ停止の場合に前記すき間の間を通過する一次ナトリウムの流れの一部に起因する前記壁へと加わる機械的な応力を軽減するようにあらかじめ定められていることを特徴とする一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項２】
前記高温領域から前記低温領域へと前記中間交換器を通過するナトリウムの流れのための前記中間交換器（１６）に隣接して設けられる前記ポンプ手段（１９’ｓｕｐ）のグループが、該中間交換器の上流に位置している請求項１に記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項３】
前記高温領域から前記低温領域へと前記中間交換器を通過するナトリウムの流れのための前記中間交換器（１６）に隣接して設けられる前記ポンプ手段（１９’ｓｕｐ）のグループが、該中間交換器の下流に位置している請求項１に記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項４】
前記高温領域から前記低温領域へと前記中間交換器を通過するナトリウムの流れのための前記中間交換器（１６）に隣接して設けられる前記ポンプ手段のグループが、電磁ポンプ（１９’ｓｕｐ）および／または渦巻きを持たないターボポンプ（１９’’ｓｕｐ）を備えている請求項１〜３の一項に記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項５】
前記高温領域から前記低温領域へのナトリウムの流れのための電磁ポンプ（１９’ｓｕｐ）および／または渦巻きを持たないターボポンプが、前記中間交換器（１６）の入り口窓（１７）を含む閉じた回路にさらに設けられている請求項４に記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項６】
少なくとも１つの電磁ポンプ（１９’ｓｕｐ）または渦巻きを持たない１つのターボポンプが、その高さを入り口および出口窓を隔てている中間交換器の外ケーシングに当接させる方向に配置して取り付けられており、導管が、該ポンプの出口と前記中間交換器の入り口窓のうちの１つとを直接接続している請求項２に組み合わせられた請求項５に記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項７】
少なくとも１つの電磁ポンプ（１９’ｓｕｐ）または渦巻きを持たない１つのターボポンプが、その高さを入り口および出口窓を隔てている中間交換器の外ケーシングに当接させる方向に配置して取り付けられており、導管が、該ポンプの入り口と前記中間交換器の出口窓のうちの１つとを直接接続している請求項３に組み合わせられた請求項５に記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項８】
前記低温領域から前記高温領域へと前記炉心を通過するナトリウムの流れのために前記下方の壁の前記水平な部位の下方に設けられる前記ポンプ手段（１９’ｉｎｆ）のグループが、電磁ポンプ（１９’ｉｎｆ）を備えている請求項１〜７の一項に記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項９】
前記電磁ポンプ（１９’ｉｎｆ）が、前記炉心の支持体（１１０）にさらに設けられている請求項８に記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項１０】
前記炉心の支持体に設けられた前記電磁ポンプ（１９’ｉｎｆ）がさらに、前記中間交換器に実質的に直接的に一直線に配置されている請求項９に記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項１１】
前記下方の電磁ポンプ（１９’ｉｎｆ）の直線部分が、中間交換器の直線部分よりも大きい場合に、中間交換器が、前記壁の前記２つの水平な部位を隔てている高さに一致する距離だけお互いから離れた２つの横フランジ（９）を備えており、該フランジ（９）の各々が、前記水平な部位に向かい合わせに配置され、前記中間交換器と壁との間の前記すき間を定めている請求項１０に記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項１２】
前記炉心の支持体における前記電磁ポンプ（１９’ｉｎｆ）の配置が、該ポンプからの出口における一次ナトリウムを前記炉心を構成している燃料アセンブリのベースへと案内できるようにしている請求項９〜１１に記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項１３】
前記電磁ポンプ（１９’ｉｎｆ）が、セットにて可撓リンク（８）によって中間交換器へと接続され、該リンクの可撓性が、中間交換器と電磁ポンプのセットとの間の膨張の相違を吸収すること、および前記容器の覆いの厚板の上方の外部からの押し込み力または引っ張り力によって中間交換器および電磁ポンプのセットの同時の組み付けまたは取り出しを実行すること、の両方を可能にしている請求項９〜１２の一項に記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項１４】
前記可撓リンク（８）がさらに、前記炉心の支持体に設けられる前記電磁ポンプの電力供給ケーブルのためのハウジングとして機能するように寸法付けられている請求項１３に記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項１５】
前記２枚の壁によって定められる空間の前記温度取得手段が、種々の高さにおいて１つ以上のブーム（６）へと取り付けられた熱電対（６０）で構成されており、該ブーム（６）が、実質的に垂直に配置され、前記容器の覆いの厚板の上方の外部から引き出し可能である請求項１〜１４の一項に記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項１６】
前記第２の交換器（２５）が、該交換器の出口窓を前記分離装置の前記上方の壁の前記水平な部位（１５０）の下方に位置させるようにして、少なくとも該分離装置の上方の壁の水平な部位に形成された第２の切除部（１５０００）にすき間（ｊ３）を伴って設けられている請求項１〜１５の一項に記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項１７】
前記第２の交換器の前記出口窓（２５０）が、前記上方の壁（１５０）の前記水平な部位（１５００）のすぐ下方で、前記２つの水平な部位の間に確立される成層化の最も高温の高さに配置されている請求項１６に記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【請求項１８】
前記炉心および前記ポンプ手段の停止時の一次ナトリウムの自然対流をさらに改善するために、前記下方の壁（１５１）の前記水平な部位（１５１０）に形成される第３の切除部（１５１００）が、前記第２の交換器が個別に設けられる前記第２の切除部に直接整列して配置されている請求項１〜１７のいずれかに記載の一体型のＳＦＲ原子炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第４世代として知られる一連の原子炉の一部を形成するＳＦＲ（ナトリウム高速炉）と称されるナトリウム冷却原子炉に関する。
【０００２】
より具体的には、本発明は、一体型の（すなわち、一次回路が、一次ポンプおよび熱交換器をも収容する容器に完全に収容されている）ナトリウム冷却原子炉に関する。
【０００３】
本発明は、コンパクトさを改善し、特定の部品の設計を容易にし、容器内のナトリウムの自然対流を向上させることを可能にする原子炉の容器内に収容される一次回路の革新的なアーキテクチャを提案する。
【背景技術】
【０００４】
ナトリウム冷却高速炉（ＳＦＲ）は、通常は、炉心が配置される容器を備えており、炉心の上方に炉心制御プラグを有している。熱の取り出しが、容器の内部に配置されたポンプシステムによってナトリウム（一次ナトリウムとして知られる）を循環させることによって行われる。この熱が、１つ以上の中間交換器（ＥＩ）を介して中間回路へと移され、その後に蒸気発生器（ＧＶ）において蒸気を生成するために使用される。次いで、この蒸気が、タービンへと送られ、機械的なエネルギーへと変換され、その後に電気エネルギーへと変換される。
【０００５】
中間回路は、冷却剤としてのナトリウムを含んでおり、蒸気発生器の配管が破れた場合にナトリウムと蒸気発生器に含まれる水蒸気との間で生じる可能性がある激しい反応に鑑みて、容器内の一次ナトリウムを蒸気発生器に対して絶縁する（あるいは換言すると、封じ込める）目的を有している。このように、このアーキテクチャは、２つのナトリウム回路を特徴としており、すなわち原子炉と１つ以上の中間熱交換器との間で熱を移動させる役割の一方のナトリウム回路（「一次」として知られる）と、中間交換器から蒸気発生器へと熱を移動させる役割の他方のナトリウム回路（「二次」として知られる）とを特徴としている。
【０００６】
すべてのナトリウム冷却高速炉（ＳＦＲ）は、共通の技術的特徴を有している。一次ナトリウムが外気に触れることがないように、容器が上部において覆いの厚板によって閉じられている。構成部品（熱交換器、ポンプ、配管、など）のすべてが、リフト装置によって垂直に持ち上げることによって取り外すことができるように、この厚板を貫通している。この厚板の貫通穴の寸法は、構成部品のサイズおよび数に依存して決まる。穴の寸法が大きく、その数が多いほど、容器の直径も大きくなる。
【０００７】
現在までに存在する種々の技術的解決策を、原子炉の２つの主要な種類に分類することができ、すなわちループ式の原子炉および一体型の原子炉に分類することができる。
【０００８】
ＳＦＲループ式原子炉は、中間交換器ならびに一次ナトリウムを送るための装置が、容器の外部に位置することを特徴とする。
【０００９】
このアーキテクチャによる原子炉の例は、図１に概略的に示されているような、ＪＳＦＲという名称のもとで計画されている原子炉である。図１のＳＦＲループ原子炉においては、ナトリウムが、生成される熱量を運び去るために炉心１を通過する。炉心１の出口において、ナトリウムが、原子炉の容器３の領域２へと現れる。この領域２は、一般に高温コレクタとして知られている。ループにより、配管４が高温コレクタへと現れており、一次ナトリウムを吸い上げて中間交換器（この図には示されていない）へと運び、中間交換器において、一次ナトリウムが二次ナトリウムへと熱を引き渡す。中間交換器の出口において、一次ナトリウムがポンプによって引き取られ、炉心１の下方に現れる配管５によって、炉心１の入り口へと直接送られ、すなわち炉心１の下方へと送られる。
【００１０】
ＳＦＲループ原子炉の主たる利点は、容器内に収容される構成部品が少ないため、所与の出力において、一体型のＳＦＲ原子炉よりも小さい直径の容器が実現される点にある。したがって、容器をより容易に製造でき、したがって、容器がより安価である。他方で、ＳＦＲループ式原子炉は、一次ナトリウムが容器の外に出されるため、一次回路のアーキテクチャが複雑になり、重要な安全上の問題が生じるという大きな欠点を抱えている。結果として、容器のサイズの縮小および容易な製造に関連した利点が、ループおよび一次ナトリウムの漏れに対応するための特別な手段の設計に関連した装置の追加によって生じる追加のコストによって、打ち消されてしまう。
【００１１】
一体型のＳＦＲ原子炉は、中間交換器および一次ナトリウムのポンプ手段が、完全に容器内に位置することを特徴とし、このことが、一次回路を容器の外へと出す必要をなくし、結果としてＳＦＲループ式原子炉と比べて安全性に関する重要な利点を構成している。
【００１２】
そのようなアーキテクチャを有する原子炉が、フランスの「スーパーフェニックス（ＳｕｐｅｒＰｈｅｎｉｘ）」原子炉においてすでに存在しており、あるいはマニュアル「Ｌｅｓ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｄｅ  ｌ’Ｉｎｇｅｎｉｅｕｒ  Ｂ  ３  １７１」に説明され、図２に概略的に示されているようなＥＦＲという呼称のもとで計画された原子炉に存在している。図２の一体型のＳＦＲ原子炉においては、原子炉の通常の動作の際に、一次ナトリウムが、生成される熱量を運び去るために炉心１１を通過する。炉心１１の出口において、一次ナトリウムは、覆いの厚板２４によって閉じられた原子炉の容器１３の領域１２に到着する。この領域１２は、一般に、高温コレクタとして知られている。この高温コレクタが、レダンとして知られる円筒−円錐形の壁１５によって、低温コレクタとして知られる別の領域１４から隔てられている。レダン１５の形状は、炉心１１を囲む円錐台の全体形状を有する下部１５ａと、円筒形の部位である上部１５ｂとで構成されるため、円筒−円錐形として知られている。各々の中間交換器１６が、配管の束で構成されている。一体型のＳＦＲ原子炉において使用される中間交換器１６の実施形態の例が、図２Ａに示されている。図示の中間交換器１６は、二次ナトリウムを供給するための中央の導管１６０を備えており、導管１６０が、入力パイプ２８に接続されるとともに、二次ナトリウムを管１６２の束へと分配（実線で表わされている）する分配箱として知られる半球キャップ１６１へと現れている。さらに、中間交換器１６は、管１６２の束の周囲に上部の窓１７と下部の窓１８とを有する空洞１６４を画定する環状の分割壁１６３を備えている。このように、換言すると、図２Ａに示されている中間交換器１６は、二次ナトリウムが流れる管１６２の束で構成されており、管１６２の間を一次ナトリウムが流れる。
【００１３】
二次ナトリウムが、中央の管に進入し、交換器を通過し、分配箱１６１において交換器の底部に現れる。この箱のおかげで、ナトリウムが、管１６２の束のすべての管に供給され、再び出口コレクタのレベルに現れる。
【００１４】
一次ナトリウムは、交換器の上部に位置する入り口窓１７を通って交換器に進入し、管の間を通過して、自身の熱を二次ナトリウムへと引き渡し、交換器の下部に位置する出口窓１８を通って現れる。
【００１５】
このような構成部品１６の寸法決定のうえでの制約は、従来技術によれば、以下のとおりである。
一次ナトリウムおよび二次ナトリウムの入り口および出口温度の所望の基準を満たすようなエネルギーの伝達が必要である。
一次側における損失水頭が、ナトリウムの流れのための駆動水頭（約２ｍの駆動水頭を有する高温コレクタ１２と低温コレクタ１４との間の重力による流れ）に適合しなければならない。
交換領域の長さが、中間交換器１６の入り口窓１７を高温コレクタ１２に沈めた状態で、容器１３の高さに適合していなければならない。
【００１６】
このように、容器１３における各々の中間交換器１６の配置は、各々の中間交換器１６が垂直に延び、各々の中間交換器１６の下部がレダン１５を通過するような配置である。より正確には、中間交換器１６の下部の窓１８が、低温コレクタ１４に位置する。一次ナトリウムの辿る経路が、図２に破線で概略的に示されている。すなわち、一次ナトリウムは、各々の中間交換器１６へと、高温コレクタ１２に位置する入り口窓１７を介して進入する。一次ナトリウムは、中間交換器１６の管１６２を辿るときに、自身の熱を二次ナトリウムへと引き渡し、窓１８を介して中間交換器から出る。低温コレクタ１４において、ナトリウムは、ポンプ手段１９によって吸い上げられ、炉心１１の入り口へと、すなわち炉心１１の下方へと、直接送られる。ポンプ手段１９は、電気機械ポンプで構成され、その軸１９０が、炉心１１から容器１３の実質的に全高にわたって垂直に延び、覆いの厚板２４を通過している。したがって、中間交換器１６におけるナトリウムの流れは、高温コレクタ１２と低温コレクタ１４との間でもっぱら重力によって生じる。中間熱交換器の寸法決定および幾何学的サイズの理由で、２つのコレクタ１２、１４の間の一次ナトリウムの駆動水頭Ｃｍは、高温コレクタ１２のレベル２０と低温コレクタ１４のレベル２１との間のレベルの差Ｈに対応する約２ｍという値へと調整される。
【００１７】
これまでのところ、最大の対流効率という理由で、構成部品（中間交換器１６およびポンプ手段１９）と円筒−円錐形のレダン１５との間に最適な封止を設けなければならない。したがって、図２において、封止が交差２２および２３のレベルにおいて最適でなければならない。すなわち、一次ナトリウムの一部が中間交換器１６を通らずに高温コレクタ１２から直接的に低温コレクタ１４へとバイパスすることがないように、封止が最適でなければならない。
【００１８】
レダン１５は、これまでに公知の一体型のＳＦＲ原子炉の不可欠な構成部品である。レダン１５は、高温コレクタ１２を低温コレクタ１４から隔てる単一の壁で構成されている。上述し、図２に示したように、全体的な形状が、円筒−円錐形である。レダンの下部に位置する円錐形部分１５ａを、大型の構成部品（中間交換器１６およびポンプ１９、１９０）が横切っている。円筒形部分１５ｂは、レダンの上部に位置する垂直な殻である。レダン１５は、一般に、機械的な溶接によって形成される部品であり、以下の理由で設計が難しい。
形状およびサイズが大きい（ＥＦＲ計画において使用される形式の３６００ＭＷの熱中性子炉において約１５メートル程度）。
原子炉の通常の動作において２つのコレクタ１２、１４の間に加わる圧力差が、きわめて大きい（２ｍのナトリウム柱に相当）。
原子炉の通常の動作の際の高温コレクタ１２と低温コレクタ１４との間の温度差に起因する熱機械的な制約が、大きい（現行の原子炉において１５０℃程度）。
中間交換器１６および電気機械ポンプ１９、１９０によるレダンの円錐形部分１５ａの交差２２、２３のレベルにおいて実現すべき封止が、きわめて限定的である。実際、この交差のレベルにおける封止に不良があると、中間交換器１６がバイパスされ、すなわち高温コレクタ１２から低温コレクタ１４へのナトリウムの流れの一部が封止されていない交差のレベルにおいて生じる恐れが大である。さらには、選択される封止手段は、保守の観点から構成部品（中間交換器１６、電気機械ポンプ１９）の取り外しを可能にしていなければならず、構成部品の間の熱膨張に起因する数センチメートルの相対運動（differential movements）を可能にしていなければならない。
【００１９】
さらには、通常の動作の他に、原子炉の設計者は、原子炉の運転停止の状況を考慮しなければならない。すなわち、すべての原子炉は、炉心からの残余のエネルギーの排出を担当する利用可能なシステムを有さなければならない。この残余のエネルギーは、原子炉の稼働（通常の動作）時の原子核反応の際に生成された核分裂生成物の放射性崩壊に起因する。安全上の理由ならびに可能なかぎり最大の冗長性を保証するために、これらの回路は、原子炉の稼働時に熱出力を取り出すための通常の回路から、可能なかぎり異ならなければならない。それらは、一次ナトリウムの熱を抽出する二次ナトリウムが現れる蒸気発生器を利用してはならない。さらに、崩壊熱除去システムの全体的なアーキテクチャが、原子炉の通常の動作と矛盾することがあってはならない。一般に、これらの崩壊熱除去手段は、原子炉が停止させられるときにのみ稼働させられる。
【００２０】
したがって、大部分の具現化または計画に一般的な残余のエネルギーの排出手段は、崩壊熱の除去の機能に専用のいくつかの特有の交換器を備えている。これらの交換器２５は、縦型であり、原子炉の覆いの厚板２４を貫通している。これらの交換器２５は、これらの交換器２５に割り当てられた原子炉における機能のおかげで、中間交換器１６よりも小さなサイズを有している。効率的であるために、特に電気機械ポンプ１９の不具合の場合に、一次ナトリウムが、炉心１１と崩壊熱を除去するための交換器２５との間を、自然対流によって流れることができなくてはならない。さらに、一般的に言うと、自然対流の信頼性および効率は、可能なかぎり単純な流体の経路を定めることを必要とし、それは、以下の推奨を満たすことによって達成できる。
高温源（ここでは、原子炉の炉心１１）が、下方の部分に位置するべきである。
低温源（ここでは、崩壊熱の除去に専用の交換器２５）が、上方の部分に位置するべきである。
高温源の出口と低温源の入り口との間に位置する高温柱を構成する流体の経路が、可能なかぎり単調（高さの変動がない）でなければならない。
低温源の出口と高温源の入り口との間に位置する低温柱を構成する流体の経路が、可能なかぎり単調（高さの変動がない）でなければならない。
高温柱および低温柱が、熱を運ぶナトリウムが２つの柱の間で混ざり合うことがないように隔てられていなければならない。
【００２１】
さらに、これまでに知られている一体型のＳＦＲナトリウム冷却炉においては、崩壊熱の除去に専用の交換器２５が、高温コレクタ１２または低温コレクタ１４のいずれかに位置している。その位置にかかわらず、一次ナトリウムの流路は、高温柱および／または低温柱の高さの変動を伴って中間交換器を通過し、結果として自然対流の流体的性能が損なわれる。すなわち、図２に示されているように、交換器２５の全体が高温領域、すなわち高温コレクタ１２に位置する。流体の経路は、実線の矢印２６によって概略的に示されている高温柱と、破線の矢印２７によって示されている低温柱とで構成される。このように、この図２においては、高温柱２６が整然と上昇し、高さの変化が単調である。他方で、低温柱２７は、交換器２５の出口の一次ナトリウムが、電気機械ポンプ１９を通過して炉心１１に再開すべく中間交換器１６へと進入する前に、高温コレクタ１２において上昇（矢印２７の部位２７ａによって示されている）しなければならないため、単調でない高さの変化を含んでいる。高温コレクタ１２において、高温柱２６と低温柱２７ａとが物理的に分離されていない。これは、交換器２５から出て来るより低温の一次ナトリウムが、この同じ交換器２５に進入するより高温の一次ナトリウムと高温コレクタ１２において混ざり合う可能性があるため、自然対流の最適な設計ではない。
【００２２】
当業者であれば思い付くことができる速やかな改善は、崩壊熱の除去に専用の交換器２５を、交差２２における中間交換器１６の場合のように、レダン１５を貫いて高温コレクタ１２および低温コレクタ１４の間に置くことからなると考えられる。しかしながら、これは、通常の動作において、崩壊熱の除去に専用の交換器２５によって中間交換器１６のバイパスが必然的に構成され、すなわち一次ナトリウムの一部が必然的に交換器２５の間を通過する結果となるため、実現が不可能である。必然的な結果として、通常の動作における原子炉の性能が損なわれると考えられる。
【００２３】
このように、これまでのところ、通常の動作時のエネルギーの取り出しを最適化する既存の技術的解決策は、崩壊熱の除去を損ない、その逆も然りであるため、通常の動作時に炉心からエネルギーを取り出すための回路と、停止時に崩壊熱を取り除くための回路と、電気機械ポンプとの間に、本質的な技術的矛盾が存在している。
【００２４】
これまでに公知の一体型のナトリウム冷却ＳＦＲ原子炉の最後の欠点は、容器のサイズが大きいことにある。この大きなサイズは、通常の動作および停止時の動作の両方に必要な原子炉の構成部品のすべて（特に、一体型の交換器１６、２５、電気機械ポンプ１９、流路を定めるために必要な内部構造）を、この容器の内部に配置するという制約に関係している。図２Ｂが、ＥＦＲ計画の原子炉を、覆いの厚板２４の上面図にて示している。この図においては、主たる構成部品を通すために必要な穴が、実線で示されており、炉心１１およびレダン１５の円筒形部分１５ｂの配置が、破線で示されている。このように、６つの同一な中間交換器１６、通常の動作の際の容器１３内のナトリウムの流れのための３つの電気機械ポンプ１９、および崩壊熱の除去に専用の６つの交換器２５が、容器の外周に分布していることを見て取ることができる。
【００２５】
結果として、この形式のアーキテクチャは、大きなサイズの容器を必要とし、原子炉の建設コストに関して不利である。図２Ｂに示したとおりのＥＦＲ計画の原子炉においては、容器の直径が、約１７ｍである。
【発明の概要】
【００２６】
このように、本発明の発明者は、一体型のＳＦＲ原子炉が、たとえＳＦＲループ式原子炉と比べて安全性に関する重要な利点を有しているにせよ、以下のように要約することができるいくつかの欠点を本質的に抱えているという結論に達した。
高温コレクタと低温コレクタとの間のレダンの設計および具現化が困難である。
強制対流のもとでの通常の動作と、電気機械ポンプの不具合の場合の自然対流のもとでの崩壊熱の除去の動作との両立性に、細心の配慮が必要である。
容器のサイズが大きく、経済的な観点から不利である。
【００２７】
本発明の目的は、一体型のナトリウム冷却高速炉（ＳＦＲ）の実現に係る上述のような課題を、少なくとも部分的に解決することにある。
【００２８】
より具体的には、本発明の目的は、強制対流を可能にするポンプ手段の不具合の場合の安全性を向上させつつ、コンパクトであり、より安価な製造を可能にする設計を有する一体型のナトリウム冷却原子炉（ＳＦＲ）を提案することにある。
【００２９】
本発明によれば、この目的が、ナトリウムで満たされるように構成された容器を備えており、この容器の内部に、炉心と、一次ナトリウムの流れのためのポンプ手段と、通常の動作において炉心が生じる出力を取り出すように構成された中間交換器として知られる第１の熱交換器と、停止時の炉心が生じさせる崩壊熱を前記ポンプ手段も停止しているときに除去するように構成された第２の熱交換器と、容器内に高温領域および低温領域を定める分離装置とが設けられている一体型のＳＦＲ原子炉であって、
前記分離装置が、各々が前記炉心を囲んで設けられた実質的に垂直な部位と実質的に水平な部位とを備えている２枚の壁で構成され、前記実質的に水平な部位が、或る高さだけ互いに離れており、上側の壁の前記水平な部位の上方に定められる空間が、前記高温領域を形成している一方で、下側の壁の前記水平な部位の下方に定められる空間が、前記低温領域を形成しており、前記実質的に水平な部位が、前記容器に対するすき間を備えており、
前記中間交換器が、これらの交換器の出口窓が前記下側の壁の前記水平な部位の下方に位置するように、前記分離装置の水平な壁の各々に形成された第１の切除部にすき間を伴いつつ実質的に垂直に配置されており、
可変の流れを有する前記ポンプ手段が、流れに関して直列な２つのグループへと分割され、一方のグループが、前記低温領域から前記高温領域へと前記炉心を通過するナトリウムの流れのために前記下方の壁の前記水平な部位の下方に設けられ、他方のグループが、前記高温領域から前記低温領域へと前記中間交換器を通過するナトリウムの流れのために中間交換器に隣接して設けられ、
温度取得手段が、前記２枚の壁の前記水平な部位の間に定められる空間に設けられ、この空間内の温度成層化をリアルタイムで判断するために実質的に垂直な軸に従って分布しており、
一方では前記温度取得手段へと接続され、他方では２つのポンプグループへと接続された自動制御手段が、通常の動作の際に満足できる成層化のレベルを維持すべく、少なくとも一方のポンプグループの流れを必要に応じて変更するために設けられており、
前記第２の交換器が、前記低温領域の上方に実質的に垂直に設けられており、
前記炉心および前記ポンプ手段の停止時に前記第２の交換器から前記低温領域への一次ナトリウムの自然対流を可能にする手段が存在し、
前記すき間ならびに前記分離装置の壁の間の高さのすべてが、通常の動作の際に前記壁、交換器、および容器の間の相対運動を吸収し、通常の動作の際に前記２枚の壁の前記水平な部位の間に定められる空間における一次ナトリウムの温度成層化の確立を可能にし、単一のポンプグループの予期せぬ停止の場合に前記すき間の間を通過する一次ナトリウムの流れの一部に起因する前記壁へと加わる機械的な応力を軽減するようにあらかじめ定められていることを特徴とする一体型のＳＦＲ原子炉によって達成される。
【００３０】
「満足できる成層化」のレベルは、本発明の範囲において、原子炉の出力定格の関数として、壁間の空間において、その高さにわたって好ましくは一様な温度変化を有する所定の温度プロファイルを得ることと、（上側の壁の水平な部位のすぐ近くの）最も高温の温度および（下側の壁の水平な部位のすぐ近くの）最も低温の温度を所定の値に経時的に安定に維持することとが求められることを意味すると理解される。
【００３１】
したがって、本発明は、第１に、高温領域と低温領域との間のレダンとしても知られる分離装置が、炉心を囲んで設けられる実質的に垂直な部位と、熱排出用の構成部品がすき間を伴いつつ設けられる実質的に水平な部位とを各々が備えている異なる寸法の２枚の壁で構成される。これは、壁が１枚だけであって熱排出用の構成部品が可能なかぎり壁に密着した様相で設けられる従来技術のレダンとして知られる分離装置と対照的である。
【００３２】
切除部を有する２枚の壁を備える本発明によるこの設計は、ポンプ装置の不具合の場合の自然対流のための流体の経路と、通常の動作の際の強制対流のための流体の経路との間の両立の問題の解決を可能にする。すなわち、通常の動作においては、高温領域と低温領域との間の不可欠な分離が、物理的な封止によってではなく、流れの速度がきわめて低く、温度成層化が確立される「穏やかな領域」が、分離装置の２枚の壁の間（すなわち、流れの速度が高い領域である高温コレクタおよび低温コレクタの間）に生成されることによって得られる。崩壊熱の除去の動作においては、炉心と崩壊熱の除去に専用の交換器との間の流体の経路がより単純であるため、自然対流が改善される。高温コレクタから低温コレクタへのナトリウムの移動が、切除部を有する壁を通って直接的に生じる。これも、高温コレクタから低温コレクタへのナトリウムの移動が必然的に中間交換器を通って生じる従来技術に存在する技術的解決策と対照的である。
【００３３】
本発明による設計の他の重要なり点は、以下の理由による実現の容易化である。
分離装置が、好都合なことに逆さＬ字形という単純な形状（円錐形の殻がない）を有する２枚の壁で構成され、流れの「穏やか」な領域が、逆さＬ字の水平な部位によって上部および下部に定められる。
上側の壁の上面が、最も高温のナトリウムに曝されるため定温であり、下側の壁の下面が、最も定温のナトリウムにさらされるため定温である。
高温領域と定温領域との間の分離装置の壁を貫く構成部品のレベルにおいて、もはや封止を実現する必要がない。
従来技術の一体型のＳＦＲ原子炉に存在するレダンの垂直な殻が、不要になる。
分離装置の２枚の壁の切除部ゆえに、分離装置の各々の面の間にもはや圧力差が存在しない。
【００３４】
本発明による設計において、当業者は、分離装置を構成する壁の切除部の断面、すなわち壁を通過する種々の構成部品とのすき間が、以下のようであることを保証する。
ポンプ手段の２つのグループのうちの一方の予期せぬ完全な停止などの異常動作の際に、切除部と構成部品との間に定められるすき間を通過する速度が分離装置を構成している壁に過大な機械的応力を引き起こすことがないように、充分に大きいこと。
原子炉の通常の動作の際に、寄生の流れの速度によって分離装置の２枚の壁の間に定められる穏やかな領域の温度成層化が乱されないように、充分に小さいこと。
すき間を通過する寄生の流れを減らすために、小さな水力直径（好ましくは、容器の直径の約１％未満）を定めるように設けられること。
【００３５】
このように、本発明は、ポンプ手段の２つのグループ、すなわち低温領域から高温領域へと炉心を通過するナトリウムの流れのための一方のグループ、および高温領域から低温領域へと主熱交換器（中間交換器としても知られる）を通過するナトリウムの流れのための他方のグループを、流体に関して直列に使用することにより、中間交換器における熱交換の改善を提案する。結果として、これらのポンプ手段は、中間交換器を重力による自然対流ではなくて強制対流にて動作させることを可能にする。このようにして、中間交換器とポンプ手段とで構成される部分アセンブリのサイズが、従来技術による一体型のＳＦＲ原子炉の自然対流による同じ部分アセンブリの直径と比べ、縮小される。
【００３６】
したがって、本発明によれば、切除部を有する２枚の分離壁による高温領域と低温領域との間の分離装置の設計と、中間交換器に強制対流を実現するためのポンプ手段の使用との間に、相乗効果が存在する。そのような相乗効果が、中間交換器における熱交換性能の改善に貢献する。
【００３７】
本発明によれば、炉心およびポンプ手段の停止時に第２の交換器から低温領域への一次ナトリウムの自然対流を可能にするための手段を、独特には分離装置の壁と容器との間の部位のすき間で構成でき、他方では第１の交換器と第１の切除部との間のすき間で構成できる。さらには、第２の交換器からの一次ナトリウムの自然対流のこれらの手段を、上述のすき間によって生じる水頭損失が大きすぎる場合（すなわち、この水頭損失によって自然対流によって生じる第２の交換器からの流れが充分なレベルまで減少する場合）には、分離装置の壁に形成されるさらなる切除部（以下では、第２および第３の切除部）によっても構成することもできる。
【００３８】
成層化の計算を可能にする物理的なパラメータの取得手段と、流体に関して直列な２つのポンプグループの間の自動制御手段が、満足できる温度成層化のレベルの維持を可能にする。
【００３９】
一実施形態によれば、高温領域から低温領域へと中間交換器を通過するナトリウムの流れのための中間交換器に隣接して設けられるポンプ手段のグループが、中間交換器の下流に位置する。
【００４０】
別の実施形態によれば、高温領域から低温領域へと中間交換器を通過するナトリウムの流れのための中間交換器に隣接して設けられるポンプ手段のグループが、中間交換器の上流に位置する。
【００４１】
好都合なことに、高温領域から低温領域へと中間交換器を通過するナトリウムの流れのための中間交換器に隣接して設けられるポンプ手段のグループが、電磁ポンプおよび／または渦巻きを持たないターボポンプを備えている。
【００４２】
本発明の実施形態の好ましい変種によれば、高温領域から低温領域へのナトリウムの流れのために中間交換器に隣接して中間交換器の上流または下流に設けられる電磁ポンプおよび／または渦巻きを持たないターボポンプが、中間交換器の入り口窓を含む閉じた回路に配置される。
【００４３】
さらに好ましくは、電磁ポンプまたはターボポンプが中間交換器の上流に配置される場合に、少なくとも１つの電磁ポンプまたはターボポンプが、その高さを入り口および出口窓を隔てている中間交換器の外ケーシングに当接させる方向に配置して取り付けられており、導管が、ポンプの出口と中間交換器の入り口窓のうちの１つとを直接接続している。
【００４４】
さらに好ましくは、電磁ポンプが中間交換器の下流に配置される場合に、少なくとも１つの電磁ポンプが、その高さを入り口および出口窓を隔てている中間交換器の外ケーシングに当接させる方向に配置して取り付けられており、導管が、交換器の出口窓のうちの１つとポンプの入り口とを直接接続している。
【００４５】
好都合なことに、低温領域から高温領域へと炉心を通過するナトリウムの流れのために下方の壁の下方に設けられるポンプ手段のグループが、電磁ポンプを備えている。
【００４６】
本発明の実施形態の好ましい変種によれば、低温領域から高温領域へと炉心を通過するナトリウムの流れのために下方の水平な壁の下方に設けられる電磁ポンプが、炉心の支持体に設けられる。
【００４７】
好都合なことに、炉心の支持体に設けられる電磁ポンプが、中間交換器に実質的に直接的に整列して配置される。
【００４８】
本発明の発明者は、電磁ポンプまたは渦巻きを持たないターボポンプが、厳しい環境において動作するように完璧に適合させられ、直径および高さにおいてコンパクトであるという利点を有するという結論に達した。したがって、原子炉の容器に収容される構成部品のサイズの最小化という尺度にきわめて合致する。さらに、これらの種類のポンプ手段は、それらの電源の電気周波数を変えることによって流れの変化に完璧に適合させられる。
【００４９】
同じポンプグループが、流体に関して互いに並列に配置された複数の電磁ポンプおよび／または渦巻きを持たないターボポンプを備えてもよいことは、言うまでもない。
【００５０】
さらに、本発明によって、容器の直径を小さくすることができる。
【００５１】
実際、電磁ポンプの使用ゆえに、従来技術のポンプ手段を移動させて、中間交換器の下方に位置させることが可能である。
【００５２】
たとえ中間交換器と中間交換器に対して配置された１つ以上の電磁ポンプとによって構成される部分アセンブリの幅が、方位角の方向において単独の中間交換器よりもわずかに大きいにせよ、従来技術による電気機械ポンプがなくなり、結果としてこれらの電気機械ポンプに特有のサイズ（覆いの厚板から容器を貫通するシャフト）およびこれらの電気機械ポンプを隔てる空間がなくなるという事実が、容器の直径の縮小を可能にする。
【００５３】
本発明によれば、本発明による電磁ポンプを、以下の理由ゆえに、複合モジュール（中間交換器／電磁ポンプまたは上部の渦巻きを持たないターボポンプ）の下方に直接整列させて配置することができる。
各々の中間交換器における対流が、もはや重力による自然対流のもとでの対流ではなく、高温領域の電磁ポンプによる強制対流のもとでの対流であり、交換器の一次側における管の束へのナトリウムの入り口が、もはや中間交換器の高さ位置に関係しない。したがって、入り口窓のうちの１つを含む閉回路における中間交換器と電磁ポンプまたはターボポンプで構成される本発明の部分アセンブリにおいて、一次ナトリウムの入り口を、高温コレクタの底部に好都合に位置させることができ、強制対流のおかげで、交換器の管の束の入り口窓を自由レベルよりも上方に位置させることができる。そのような配置は、交換器を容器の覆いの厚板の方へとわずかに高く配置し、交換器の下方の空間を空けて、通常の動作の際にナトリウムを低温領域から高温領域へと流す電磁ポンプまたは渦巻きを持たないターボポンプを配置できるようにする。
電磁ポンプまたは渦巻きを持たないターボポンプのコンパクトさゆえに、ポンプの数およびポンプの位置の選択が、最適な配置を選択するように好ましく行われる。好ましいやり方において、炉心の支持体に設けられた特定の数の電磁ポンプで構成される部分アセンブリを、個々の中間交換器とこの交換器に対して配置および取り付けされたポンプとで構成される部分アセンブリによって定められる断面に直接整列する断面に収めることができる。したがって、図３Ｂに示され、以下で説明される実施形態においては、５つの同一な下部電磁ポンプが、単一の中間交換器に対して配置された４つの固定のポンプが定める断面に直接整列する部位に位置する。
所与の複合モジュール（中間交換器／上部電磁ポンプのセット）は、従来技術による中間交換器の直径よりも半径方向にわずかに小さい。
【００５４】
好都合な特徴によれば、下方の電磁ポンプの直線部分が、中間交換器の直線部分よりも大きい場合に、中間交換器が、前記壁の２つの水平な部位を隔てている高さに一致する距離だけお互いから離れた２つの横フランジを備えており、該フランジの各々が、前記水平な部位に向かい合わせに配置され、中間交換器と壁との間のすき間を定めている。
【００５５】
炉心の支持体への電磁ポンプの配置が、好都合なことに、これらのポンプからの出口における一次ナトリウムを、炉心を構成している燃料アセンブリのベースへと案内できるようにしている。このベースは、燃料アセンブリにナトリウムを供給する目的の開口を有している。
【００５６】
実施形態の好都合な変種によれば、電磁ポンプが、セットとして可撓リンクによって中間交換器へと接続され、このリンクの可撓性が、中間交換器と電磁ポンプのセットとの間の膨張の相違を吸収すること、および容器の覆いの厚板の上方の外部からの押し込み力または引っ張り力によって中間交換器および電磁ポンプのセットの同時の組み付けまたは取り出しを実現すること、の両方を可能にしている。
【００５７】
さらに、可撓リンクを、炉心の支持体に設けられる電磁ポンプの電力供給ケーブルのハウジングとして機能するように寸法付けることができる。
【００５８】
本発明の好都合な実施形態によれば、２枚の壁によって定められる空間の温度取得手段が、種々の高さにおいて１つ以上のブームへと取り付けられた熱電対で構成されており、この（これらの）ブームが、実質的に垂直に設けられ、容器の覆いの厚板の上方の外部から引き出し可能である。
【００５９】
好ましくは、第２の交換器が、交換器の出口窓を分離装置の上方の壁の水平な部位の下方に位置させるようにして、少なくとも分離装置の上方の壁の水平な部位に形成された第２の切除部にすき間を伴って設けられる。
【００６０】
さらに好ましくは、第２の交換器の出口窓が、上方の壁の水平な部位のすぐ下方において、２つの水平な部位の間に確立される成層化の最も高温の高さに配置される。
【００６１】
さらに好ましくは、炉心およびポンプ手段の停止時の一次ナトリウムの自然対流をさらに改善するために、下方の壁の水平な部位に形成される第３の切除部が、第２の交換器が個別に設けられる第２の切除部に直接整列して設けられる。
【００６２】
さらに本発明は、熱交換器と、少なくとも１つの電磁ポンプまたは渦巻きを持たないターボポンプとを備えており、少なくとも１つの電磁ポンプまたは渦巻きを持たないターボポンプが、その高さを入り口および出口窓を隔てている前記中間交換器の外ケーシングに当接させる方向に配置して取り付けられており、導管が、ポンプの出口と入り口窓のうちの１つとを直接接続している熱対流モジュールに関する。
【００６３】
本発明によって得られる一体型のＳＦＲ原子炉の設計における改善のすべてが、容器の直径の内側に位置する空間の利用を最適にすることで容器の直径を減らし、結果として投資コストを減らすことを可能にする。
【００６４】
本発明の他の利点および特徴が、以下の図面を参照して行われる本発明の詳細な説明を検討することで、さらに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】従来技術によるＳＦＲループ式原子炉の設計の原理を説明する概略の縦断面図である。
【図２】従来技術による設計の原理を説明する一体型のＳＦＲ原子炉の概略の縦断面図である。
【図２Ａ】図２に設けられたとおりの中間交換器の概略の縦断面図であり、その従来技術による動作原理を示している。
【図２Ｂ】図２による一体型のＳＦＲ原子炉の概略の上面図であり、その構成部品の従来技術による配置を示している。
【図３】本発明による設計の原理を説明する一体型のＳＦＲ原子炉の概略の縦断面図である。
【図３Ａ】図３に設けられたとおりの電磁ポンプ付き中間交換器モジュールの概略の縦断面図であり、その本発明による動作原理を示している。
【図３Ｂ】図３による一体型のＳＦＲ原子炉の概略の上面図であり、その容器の内部の構成部品の本発明による配置を示している。
【図３Ｃ】図３Ｂの一部分の概略の上面図であり、構成部品の互いの配置を説明している。
【図４】本発明の実現に貢献する電磁ポンプを示している概略の斜視図である。
【図５】電磁ポンプおよび中間交換器の互いの配置を説明する本発明による一体型のＳＦＲ原子炉の一部分の概略の縦断面図である。
【図５Ａ】低温領域から高温領域へと炉心を通過するナトリウムの流れのための電磁ポンプの配置を説明する図５の詳細図である。
【図６】本発明による一体型のＳＦＲ原子炉の一部分の概略の縦断面図であり、残余のエネルギーの排出に専用の交換器、温度取得手段、ならびに本発明による高温領域および低温領域の間の分離装置の互いの配置を示している。
【図７】本発明による一体型のＳＦＲ原子炉の一部分の概略の縦断面図であり、電磁ポンプおよび中間交換器の間の配置の変種を示している。
【図８】本発明に従って電磁ポンプの流れを調節するための連鎖の概略図を示している。
【図９】図３の実施形態の代案である本発明によるＳＦＲ原子炉の実施形態を示している。
【図９Ａ】図９の詳細図である。
【図１０】本発明の範囲において使用することができるターボポンプの動作原理を示している。
【図１１】図３Ａによるモジュールの代案であるターボポンプ付き中間交換器モジュールの概略の縦断面図であり、その本発明による動作原理を示している。
【図１１Ａ】図１１の詳細図である。
【図１１Ｂ】図１１の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
図１〜２Ｂはそれぞれ、従来技術によるＳＦＲループ式原子炉および従来技術による一体型のＳＦＲ原子炉に関する。これらについては、すでに上述したため、以下では説明しない。
【００６７】
分かり易さのために、図２に示した従来技術による一体型のＳＦＲ原子炉および本発明による一体型のＳＦＲ原子炉に共通の同じ構成部品は、同じ参照番号によって指し示されている。
【００６８】
本出願の全体を通して、用語「水平」、「垂直」、「下部」、「上部」、「下方」、および「上方」は、縦に配置された原子炉の容器ならびに低温または高温領域に関する配置を基準にすると理解すべきである。したがって、本発明による上部壁が、高温領域に最も近い壁を指す一方で、下部壁は、低温領域に最も近い壁を指す。同様に、下部壁の下方に設けられる本発明による電磁ポンプは、低温領域に位置する電磁ポンプである。
【００６９】
同様に、本出願の全体を通して、用語「上流」および「下流」は、ナトリウムの流れの方向を基準にして理解すべきである。すなわち、ナトリウムが、最初に中間交換器の上流のポンプ手段のグループを通過し、その後に中間交換器を通って流れる。中間交換器をすでに通過したナトリウムが、中間交換器の下流のポンプ手段のグループを通過する。
【００７０】
図３において、本発明による一体型のＳＦＲ原子炉の全体図を見て取ることができる。一体型の原子炉が、核反応に続いて熱が放出される炉心１１を備えている。この炉心１１が、支持体１１０によって支持されている。この支持体１１０は、炉心を構成しているアセンブリ１１１の底部が沈められるダイアグリッド１１００を備えており、このダイアグリッド１１００が、容器１３の底部１３０に載せられたデッキ１１０１によって支持されている。炉心の上方に、核反応の制御および正しい動作に必要な器具を含む炉心制御プラグ（ＢＣＣ）が配置されている。
【００７１】
炉心１１の通常の動作の際に一次ナトリウムが辿る熱の取り出しの回路が、実線の矢印ＣＮによって概略的に示されている。炉心の出口において、ナトリウムが、高温コレクタ１２へと現れる。高温コレクタ１２は、直下の低温コレクタ１４から、適切な分離装置１５によって隔てられている。
【００７２】
高温コレクタ１２および低温コレクタ１４（あるいは、高温領域および低温領域）の間のこの分離装置は、切除部を有する２枚の壁１５０、１５１で構成されている。切除部を有するこれら２枚の壁１５０、１５１の各々が、炉心を囲むように設けられた実質的に垂直な部位１５０１、１５１１と、実質的に水平な部位１５００、１５１０とを有している。水平な部位１５００、１５１０は、高さＨだけ離れている。図示の実施形態においては、それらが丸みによってつなぎ合わせられている。各々の壁１５０、１５１の垂直な部位は、炉心の支持体１１０  １１へと取り付けられている。上方の壁１５０の水平な部位１５００の上方に定められる空間が、高温領域を形成する一方で、下方の壁１５１の水平な部位１５１０の下方に定められる空間が、低温領域を形成する。
【００７３】
図６および７に示されるとおり、実質的に水平な部位１５００、１５１０は、容器１３の対するすき間ｊ１を備えている。
【００７４】
各々の中間交換器１６が、覆いの厚板２４を貫いて垂直に配置されている。通常の動作においては、中間交換器１６へともたらされる一次ナトリウムが、高温コレクタ１２から得られ、低温コレクタ１４へと放出される。中間交換器１６は、壁の２つの水平な部位１５０、１５１を、機能上のすき間ｊ２を有しつつ、いかなる特定の封止も備えずに貫いている。
【００７５】
電磁ポンプ１９’ｓｕｐが、中間交換器１６におけるナトリウムの強制対流による流れのために、中間交換器１６の入り口を含む閉じた流体の回路に配置されている。
【００７６】
上述のポンプだけでなく、後述のポンプについても、本発明に適合する電磁ポンプ１９’の実施形態の例が、図４に示されている。そのようなポンプ１９’は、磁気回路の閉鎖を保証する積層コア１９２’が外部磁気回路を構成する磁気コイル１９３’によって囲まれて設置され、ナトリウムのリングを形成する環状のチャネル１９１’で構成されている。そのようなポンプ１９’は、可動の機械的な部分を介在させることなくナトリウムを送るために、ナトリウムの導電性を利用する。その原理は、１９１’および１９２’によって定められるナトリウムのリングに沿ってスライドする磁界を生成することにある。これにより、誘導電流がリングに生じ、磁界によって誘導電流がラプラス力として知られる電磁力をナトリウムに作用させ、環状のチャネルのナトリウムを流れの方向ＣＮに従って押す。
【００７７】
低温コレクタにおいて、電磁ポンプ１９’ｉｎｆが、ナトリウムを吸い上げて、炉心１１へと押し込む。
【００７８】
電磁ポンプ１９’のサイズの寸法は、流れが大きすぎない場合（１ｍ３／ｓ未満）には、従来技術による電気機械ポンプに比べて小さい。この目的のため、好都合なことに、適切な構造体が設けられ、これらの電磁ポンプ１９’のすぐ上流および下流に配置される。これらの適切な構造体の目的は、最小限の水頭損失で環状のチャネルへの正しい供給を得るために、ナトリウムを案内することである。
【００７９】
図３Ａは、本発明による中間交換器１６と電磁ポンプ１９’ｓｕｐとの間の閉じた流体回路への結合の好ましい変種を示している。そのような結合は、本発明が求める効果に従って、強制対流のもとでの一次ナトリウムの流れＣＮを得ることを可能にする。駆動水頭が、入り口窓１７を出口窓１８から隔てる中間交換器１６の外ケーシングに対して配置された固定の電磁ポンプ１９’ｓｕｐによってもたらされる。より正確には、ナトリウムを供給するための環状の導管１６４が設けられ、電磁ポンプ１９’ｓｕｐの環状のチャネル１９１’の出口を入り口窓１７へと接続し、閉じた回路を形成している。さらに図３Ａから見て取ることができるとおり、各々の電磁ポンプ１９’ｓｕｐは、上方の壁１５０の水平な部位１５００のわずかに上方に設けられている。ナトリウムが、ポンプ１９’ｓｕｐによって吸い上げられ、環状の供給導管１６４を介して入り口１７へと送られる。上部において、ナトリウムは、標準的な設計の交換器の場合と同様に、入り口窓１７に進入する。
【００８０】
このような一次ナトリウムの強制対流を備えるモジュール式のアーキテクチャ（中間交換器１６＋周囲に配置された固定の電磁ポンプ１９’ｓｕｐ）の利点は、以下のとおりである。
交換器の全体としての交換係数が、わずかに改善される。
損失水頭が、もはや従来技術によるＳＦＲ原子炉の中間交換器のように重力による駆動水頭に制約されないため、一次ナトリウムの管１６２の間のステップが小さくなる。
ナトリウムの吸い上げが常に高温コレクタに沈められている（ポンプ１９’ｓｕｐによる吸い上げ）が、中間交換器１６の入り口窓１７を一次ナトリウムの上方への推進ゆえに高温コレクタ１２の自由レベル２０よりも上方に設けることができるため、所与の交換面積において、管の長さを増やすことで、管の数が少なくなる。
【００８１】
このようにして、中間交換器１６の半径方向のサイズを減らすことが可能である。
【００８２】
図３Ｂの実施形態による複合モジュール１６、１９’ｓｕｐの配置が好ましい。４つの同一の電磁ポンプ１９’ｓｕｐが、所与の中間交換器１６に対して正反対の側に２つずつ配置されている。
【００８３】
図５および５Ａはそれぞれ、一方では中間交換器１６／電磁ポンプ１９’ｓｕｐの複合モジュールと比較し、他方では炉心１１の支持体１１０と比較して、低温コレクタ１４から炉心１１へと一次ナトリウムを案内するように機能する電磁ポンプ１９’ｉｎｆの配置の好ましい変種を示している。
【００８４】
炉心１１が、炉心１１を通過するナトリウムによって冷却される。電磁ポンプ１９’を使用することで、ポンプ手段の高さを大幅に減らすことが可能になり、低温領域から炉心１１への一次ナトリウムの流れのための電磁ポンプ１９’ｉｎｆを、中間交換器１６の直下に一列に配置することが可能になる。したがって、各々の中間交換器複合モジュール１６／１９’ｓｕｐの下方に、炉心１１における一次ナトリウムの流れを可能にする１つ以上の電磁ポンプ１９’ｉｎｆからなるセットが配置される。このセットを構成するポンプ１９’ｉｎｆの数は、原子炉のアーキテクチャに応じて決まる。図３Ｂおよび３Ｃに示した変種においては、５つの下部電磁ポンプ１９’ｉｎｆが、中間交換器１６と中間交換器１６の正反対に位置する各側に２つずつ配置された４つの上部電磁ポンプ１９’ｓｕｐとを含むモジュールに直接、一列に位置している。
【００８５】
図５および５Ａにおいては、電磁ポンプ１９’ｉｎｆが、炉心１１の支持体１１０として機能するダイアグリッド１１００およびデッキ１１０１として知られる構造体に配置されている。
【００８６】
下部電磁ポンプ１９’ｉｎｆの環状の空間における一次ナトリウムの流れＣＮは、垂直かつ上向きである。下方へと向かう電磁ポンプの反作用の力が生じ、出口デフレクタ１９４’に位置する段差１１０２のおかげで、電磁ポンプの支持体１１０への当接を助ける。このようにして、出口デフレクタ１９４’が、ナトリウムを炉心１１を構成しているアセンブリ１１１の底部へと案内する。
【００８７】
下部電磁ポンプ１９’ｉｎｆからなるセットは、好都合なことに、可撓な機械的リンク８によって、中間交換器１６と少なくとも１つの上部電磁ポンプ１９’ｓｕｐとを含む複合モジュールへと接続される。このリンク８の機能は、以下のとおりである。
容器１３の厚板２４の外側からアセンブリを上昇させ、あるいは押し込むことによって、下部電磁ポンプ１９’ｉｎｆを、中間交換器１６／上部電磁ポンプ１９’ｓｕｐの複合モジュールの組み込みおよび取り外しと同時に、組み込みまたは取り外しできるようにする。
モジュール１６、１９’ｓｕｐと直下に一列に位置する下部電磁ポンプ１９’ｉｎｆとの間の膨張の差を吸収できるようにする。
下部電磁ポンプ１９’ｉｎｆの電力の供給に必要な電気ケーブルのためのガイドとして機能する。
【００８８】
下記の表が、実施形態の考えられる例の規模の程度を提示している。
2012509459.tif 000003
＊：電磁ポンプ１９’ｉｎｆの長さは、コイル、磁気質量および構造体、ならびに／あるいは環状の導管１９１’のすぐ上流および下流でナトリウムを案内するためのデフレクタの長さにほぼ一致する。
【００８９】
図６が、上側および下側の壁１５０、１５１の２つの水平な部位１５００、１５１０を隔てている高さＨの空間における温度成層化の効率を改善し、したがって核反応の停止動作の際の一次ナトリウムの自然対流Ｃｒ（残余の流れ）を改善するために、最適化された実施形態を示している。切除部１５０００が、各々の交換器の下方の上部壁１５０の水平な部位１５００に設けられている。崩壊熱の除去に専用の交換器２５の交換領域は、完全に高温コレクタの内部に位置している。出口窓２５０が、上部壁１５０の水平な部位１５００のすぐ下方に位置している。上部壁１５０の切除部１５０００と交換器２５との間の機能上のすき間ｊ３が、これらの構成部品の間の相対運動を可能にしている。
【００９０】
炉心１１（電磁ポンプ１９’も含めて停止）から崩壊熱を除去する動作モードにおいて、このレイアウトの利点は、以下のとおりである。
二次交換器２５の出口窓２５０が、上部壁１５０の水平な部位１５００のすぐ下方に位置しているため、動作時にこの交換器２５から現れる低温のナトリウムが、一方の壁１５０をすでに過ぎているため、より容易に低温コレクタ１４へと降下し、高温コレクタ１２からのナトリウムと混ざり合うことがなく、すなわち停止動作における自然対流のもとでの流れの経路が改善される。
ナトリウムが、崩壊熱の除去に専用の交換器の下方に形成された切除部１５１００を介し、下部壁と中間交換器との間の機能上のすき間およびレダンの壁と原子炉の容器との間の機能上のすき間によって構成される穴を介して、下部壁１５１の水平な部位１５１０を通過する。
【００９１】
図７が、中間交換器１６／電磁ポンプ１９’ｓｕｐの複合モジュールならびにその下部電磁ポンプ１９’ｉｎｆのセットに対する配置の実施形態の好都合な変種を示している。
【００９２】
２つの壁１５０、１５１の水平な部位１５００、１５１０の間の空間の高さＨが、正しい成層化を可能にするために比較的大きい（２メートル程度）である。２つの壁の垂直な部位１５０１、１５１１の間の距離は、小さい（数センチメートル程度）。
【００９３】
高さＨの空間は、以下の機能上のすき間を介して高温コレクタ１２および低温コレクタ１４に連絡している。
２枚の壁の水平な部位１５００、１５０１と容器１３との間に定められるｊ１。この機能上のすき間ｊ１は、数センチメートル程度であり、構成部品（壁１５０、１５１および容器１３）の間の相対運動の吸収を可能にする。
中間交換器１６／上部電磁ポンプ１９’ｓｕｐの複合モジュールと壁１５０、１５１との間の交差のレベルに定められるｊ２。この機能上のすき間ｊ２は、数センチメートル程度であり、構成部品（壁１５０、１５１および中間交換器１６）の間の相対運動の吸収を可能にする。
崩壊熱の除去に専用の交換器２５と上部壁１５０の水平な部位１５００との間の交差のレベルに定められるｊ３。すでに説明したように、これらの熱交換器２５から現れるナトリウムが、容易に低温コレクタ１４に合流できるように、さらなる切除部１５１００が、下部壁の水平な部位１５１０に直接整列して形成される。
【００９４】
所与の構成における分離装置の正確な寸法の決定のために、当業者であれば、有効な物理的分離を形成するために、連絡空間が大きな水力直径を有する大きすぎる通過の部位を持たないことを、理解できるであろう。壁の目的は、実際に、流れが高い速度を有する領域１２、１４（高温コレクタ１２および低温コレクタ１４）の間に物理的な限界（封止を必要とせずに自分自身で温度成層化を確立しなければならない静穏な領域）を示すことにある。本発明の応用の関数として、具体的な配置を行うことができる。いずれにせよ、機能上のすき間ｊ１、ｊ２、およびｊ３ならびに分離装置の２枚の壁の水平な部位１５００、１５１０の間の高さＨは、通常の動作の際に壁１５０、１５１、交換器１６、２５、および容器１３の間の相対運動を吸収し、通常の動作の際に２枚の壁１５０、１５１の水平な部位の間に定められる空間に一次ナトリウムの温度成層化を確立できるようにし、或る１つのポンプ群１９’の予期せぬ停止の場合に前記すき間の間を通過して流れる一部の一次ナトリウムに起因して壁に加わる機械的な応力を軽減するように、前もって決定される。
【００９５】
したがって、それによって決定される温度成層化は、２枚の壁１５０、１５１の間の高さにわたって充分に大きい体積をもたらすとともに、高温領域１２と低温領域１４との間の一次ナトリウムの寄生の流れを少なくするやり方で構成される。
【００９６】
目安として、壁およびコレクタ１２、１４の間の通過の部分の大きさの程度が、先の表に提示したものと同じ条件のもとで、ここに提示される。この評価のために、連通ｊ１、ｊ２、およびｊ３のレベルにおける機能上のすき間は、約５ｃｍであると推定される。
容器１３と壁１５００、１５１０の一部分との間の機能上のすき間ｊ１。直径１４〜１５ｍの容器において、総断面は２．３ｍ２。
中間交換器１６と壁１５００、１５１０の一部分との間の機能上のすき間ｊ２。２×３ｍの矩形にほぼ相当する通過の断面を必要とする下部電磁ポンプ１９’ｉｎｆ付きの６つの交換器１６において、断面は３ｍ２。
崩壊熱の除去のための交換器２５と上部壁１５０の水平な部位１５００との間の機能上のすき間ｊ３。直径約１メートルの６つの交換器２５において、断面は〜１ｍ２。
【００９７】
上部壁の水平な部位の通過の総断面は、約６ｍ２である。この合計の見積りは、上部壁１５０について有効である。崩壊熱の除去に専用の交換器２５は、下部壁１５１を横切っていないため、この壁の水平な部位１５１０には、切除部１５１００だけしか形成されていない。これらの切除部１５１００は、好ましくは他の切除部と同等の水力直径、すなわち約０．１０ｍの直径を有する。これらの切除部１５１００の数は、それらの総断面が崩壊熱除去用の交換器２５の周囲の機能上のすき間ｊ３によって生成される総断面に少なくとも（桁が）等しいような数である。図示の実施形態においては、この断面が１ｍ２程度であるため、残余のエネルギーの排出に専用の各交換器２５の下方に、少なくとも２０個程度の切除部１５１００が存在する。
【００９８】
いずれの場合も、切除部を有する壁１５０、１５１の通過の断面は、おおむね、以下のさまざまな動作のすべてにおいて満足できる。
ポンプ群１９’の予期せぬ完全な停止の場合に壁１５０、１５１が過大な機械的応力を被ることがないように、充分に大きくなければならない。実際、３６００ＭＷ程度の定格出力の原子炉において、通常の動作時のナトリウムの流れは、約２２．５ｍ３／ｓ程度である。すなわち、例えば中間交換器１６へと供給を行っているポンプ１９’ｓｕｐのグループの予期せぬ停止の場合に、ナトリウムの流れの一部が、中間交換器１６および構成部品１６、２５、１３と壁１５０、１５１との間のすき間ｊ１、ｊ２、ｊ３を通過する他の部分を流れ続ける。２つの流れの間の分配は、中間交換器１６および２枚の壁１５０、１５１の間の相対の水頭損失の関数である。これらの水頭損失の推定によれば、おそらくは流れの約７０％、すなわち約１６ｍ３／ｓが、すき間ｊ１、ｊ２、ｊ３の間を通過する。したがって、壁１５０、１５１の切除部と構成部品との間の平均速度は、２．７ｍ／ｓである。この速度は低く、壁１５０、１５１の大きな機械的応力につながることはない。
温度成層化を破らないように充分に大きく、すなわち通常の動作においてポンプの自動制御によって常に補正することができ、停止の動作において維持することができる縦方向の温度プロファイルならびに最高および最低の温度を維持するように充分に大きい。
通常の動作において、穴を通る寄生の流れを抑えるために、水力直径が小さくなければならない。壁１５０、１５１の通過の部位は、好ましくは約５ｃｍの幅を有するきわめて長い形状である。この場合、水力直径は、幅の２倍、すなわち１０ｃｍに実質的に等しい。そのような直径は、約１５ｍ程度になりうる本発明による原子炉の容器の直径に対して、水力直径の相対値が０．１／１５、すなわち０．７％未満である。
【００９９】
それぞれ定格熱出力が３６００ＭＷであり、それぞれ６つの中間交換器１６を備えている２つの一体型のＳＦＲ原子炉、すなわち図２〜２Ｂによる中間交換器１６を備えている従来技術による原子炉Ｒ１と、図３〜３Ｃによる中間交換器１６を備えている本発明による原子炉Ｒ２との間の比較評価。
【０１００】
以下の表が、この比較評価を要約している。
2012509459.tif 000004
＊高さＨｐｏｍｐは、コイル、磁気質量、およびポンプ１９’ｓｕｐの環状の導管１６４のすぐ上流および下流でナトリウムを案内するための構造体の高さにほぼ一致する。
【０１０１】
さらに、図３Ｃおよび図７が、下部電磁ポンプ１９’ｉｎｆのセットの直線部分が中間交換器１６の直線部分よりも大きい場合の最適化された実施形態を示している。この実施形態は、妥当な水力直径での中間交換器１６による壁１５０、１５１の交差を得ることを可能にする。高温コレクタ１２（または、低温コレクタ１４）におけるナトリウムの流速が、中間交換器１６と壁１５０、１５１との間の通過の部分のレベルにおいて自由空間を通る高い速度（成層化を破りかねない）を引き起こしうる場合に対処するために、フランジ９が中間交換器１６に取り付けられる。
【０１０２】
壁１５０、１５１の水平な部位１５００、１５１０の切除部の形状は、組み立て／分解の際に電磁ポンプ１９’ｉｎｆのセットを通過させることができるように、電磁ポンプ１９’ｉｎｆのセットの直線部分よりもわずかに大きくなければならない。これらの切除部が大きすぎるとき、上述の機能上のすき間ｊ２を得るようにすき間を減らすために、フランジ９が設置される。
【０１０３】
したがって、これら２つのフランジ９が、交換器１６の外殻に取り付けられ、それぞれが一方の壁１５０、１５１の一方の水平な部位１５００、１５１０に対向して位置するような高さに設けられる。これらのフランジ９の断面が、壁１５０、１５１の水平な部位１５００、１５１０の切除部と協働し、熱膨張による構成部品１６、１５０、１５１の間の相対移動を可能にする機能上のすき間ｊ２を定める。さらに、数センチメートルの機能上のすき間ｊ２が必要である。
【０１０４】
これらのフランジ９は、高い流速の領域（高温コレクタ１２または低温コレクタ１４）と低い速度の領域（水平な部位１５００、１５１０の間に定められる高さＨの空間）との間に過大な開口を許すことがないようにするという機能を有する。したがって、フランジ９の切除部とのすき間は、上述の機能上のすき間ｊ２の程度になるように決定される。
【０１０５】
図８は、壁１５０、１５１の水平な部位１５００、１５１０の間の内部空間の温度勾配を測定するための最適化された実施形態を示している。示されている温度取得手段は、ここでは、ナトリウムに沈められ、２枚の壁１５０、１５１の２つの水平な部位１５００、１５１０を通過している１つ以上のブーム６で構成されている。この（これらの）ブーム６に、壁１５０、１５１の高さＨの内部領域のさまざまな高さにおけるナトリウムの温度を割り出す目的の熱電対６０が配置されている。垂直方向の温度プロファイルを知り、数値処理と組み合わせることで、温度勾配の発生を監視し、一方のポンプ群１９’ｓｕｐまたは１９’ｉｎｆからの流れを他方１９’ｉｎｆまたは１９’ｓｕｐの流れへと自動的に制御することができる。
【０１０６】
通常の動作においては、上部電磁ポンプ１９’ｓｕｐにおける流れおよび下部電磁ポンプ１９’ｉｎｆにおける流れが、同一になるように設定される。これらの条件下で、２枚の壁１５０、１５１の間の高さＨの領域は、流れのない領域または流れの速度が低い領域を構成し、温度成層化の確立を可能にする。
【０１０７】
この温度成層化が、２つのコレクタ（高温コレクタ１２および低温コレクタ１４）の間の分離として機能する。
【０１０８】
ブームへと種々の高さに取り付けられた熱電対または温度センサ６０により、あるいは他の方法によるこの温度成層化の測定は、ポンプ１９’ｉｎｆおよび１９’ｓｕｐのグループの間の相対の流れを必要に応じて調節することを可能にする。
【０１０９】
温度成層化の効率を、以下の式によって定められるリチャードソン（Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ）数によって評価することができる。
Ｒｉ＝ｇ（Δρ／ρ）Ｈ／Ｖ２
ここで、
ｇは、重力による加速度（９．８１ｍ２／ｓ）であり、
Δρ／ρは、相対の密度変化であり、
Δρ＝ρｃｏｌｄ−ρｈｏｔであり、
ρｃｏｌｄは、低温の流体の密度であり、
ρｈｏｔは、高温の流体の密度であり、
ρは、流体の平均密度であり、
Ｈは、空間の寸法的特徴であって、典型的には空間の高さであり、
Ｖは、空間における流体の到着速度である。
【０１１０】
このようにして、リチャードソン数Ｒｉは、密度または重力（ΔρｇＨ）と慣性力（ρＶ２）との間の比を特徴付ける。慣性力が重力よりも大きい場合、Ｒｉは１よりも小さくなり、強制対流が支配的となり、成層化は存在しない。重力が慣性力よりも大きい場合、Ｒｉが１よりも大きくなり、空間内に成層化が確立されることを意味する。
【０１１１】
高温および低温の液体の入り口および出口を有する空間において、無次元のリチャードソン数が１よりも大きい場合、成層化が存在すると考えられる。
【０１１２】
検討される特有の場合においては、考慮すべき空間が、壁１５０、１５１の２つの水平な部位１５００、１５１０の間に位置する高さＨの空間である。通常の動作においては、下部電磁ポンプ１９’ｉｎｆおよび上部電磁ポンプ１９’ｓｕｐの流れが等しいため、この高さＨの空間には流れが存在せず、したがって速度はゼロである。実際には、２枚の壁が機能上のすき間ｊ１、ｊ２、ｊ３によって切り欠かれており、小さな流速がこれらのすき間を通って現れるため、わずかな流れが存在する可能性がある。
【０１１３】
本発明による原子炉Ｒ２のリチャードソン数Ｒｉの評価：
原子炉の出力：３６００ＭＷ
炉心入り口温度（低温側温度）：〜３９０℃
炉心出口温度（高温側温度）：〜５４０℃
定格のナトリウム流：〜２２．５ｍ３／ｓ
高温Ｎａの密度：〜８２１ｋｇ／ｍ３
低温Ｎａの密度：〜８５７ｋｇ／ｍ３
相対密度変化：〜４．３％
重力加速度：９．８１ｍ／ｓ２
空間の相対寸法（２枚の壁１５０、１５１の間の高さＨに相当）：〜２ｍ
すき間ｊ１、ｊ２、ｊ３の存在に起因する壁１５０、１５１の通過の断面：〜６ｍ２
【０１１４】
ポンプ１９’ｓｕｐおよび１９’ｉｎｆの２つのグループの間に１０％という一時的な流れの大きな不釣り合いが推定される場合、これは、おそらくは定格の流れの１０％の流れ、すなわち約２．２５ｍ３／ｓが、機能上のすき間ｊ１、ｊ２、ｊ３を通過していることを示している。
【０１１５】
したがって、約６ｍ２の断面において、速度は０．３７ｍ／ｓにほぼ等しい。
【０１１６】
これらの条件のもとで、リチャードソン数Ｒｉは、実質的に６に等しい。この数は１より大であり、壁１５０、１５１の間の高さＨの空間における流れは、実際に成層化されている。このように、この成層化のレベルの測定は、適切な調整によってポンプ１９’ｉｎｆおよび１９’ｓｕｐの２つのグループの間の相対の流れの再調節を可能にする。
【０１１７】
図８が、適切な調整チェーンによる流れの調整の方法を示している。調整のチェーンは、高さＨの空間内のさまざまな高さで温度を測定するように熱電対６０が取り付けられたブーム６を備えている。熱電対６０は、温度勾配を分析し、この勾配の発生を判断し、この勾配の上昇または下降の速度を割り出すためのシステムへと接続されている。この分析システムが、ポンプ１９’の所与のグループ（例えば、中間熱交換器１６の流れが炉心１１を通過するナトリウムの流れに等しくなるように自動的に制御される場合には、上部ポンプ１９’ｓｕｐ）の電気供給の電気周波数を決定するＰＩＤ調整部（すなわち「比例、積分、および微分」）へと接続される。
【０１１８】
この温度プロファイルの分析およびその経時的監視が、ポンプの２つのグループの間の流れの差の決定を可能にする。
【０１１９】
温度プロファイルが安定である場合、それは、グループの流れが同一であり、満足できる動作であることを示している。
【０１２０】
温度プロファイルが上方または下方へと移動する場合、ポンプの２つのグループの間に流れの相違が存在している。したがって、プロファイルの移動の速度が０．０１ｍ／ｓである場合、流れの差が、この速度を内部のレダン空間の断面で乗算することによって得られる。３６００ＭＷの原子炉においては、その容器の直径が約１５ｍであり、この断面が約１１０ｍ２である。考慮中の例において、流れの差は１．１ｍ３／ｓであり、すなわち定格の流れの約５％である。この場合、この動作点を満足できると考えることができず、したがって流れを再び平衡させ、温度勾配を壁の水平な部位１５００および１５１０の間の高さの真ん中に向かって戻すために、自動制御のポンプに対して調節が介入する。
【０１２１】
検討中のＥＦＲ計画による一体型のＳＦＲ原子炉（図２に示されている）は、１７ｍ程度の容器の直径を有している。
【０１２２】
提案される本発明によれば、１４．５ｍ程度の容器１３の直径を得ることができ、すなわち従来技術と比べて容器の直径の１５％の縮小を達成することができる。
【０１２３】
本発明による容器１３の直径の縮小は、構成部品が配置される外周において、３つの一次電気機械ポンプの場所をなくすことによって可能にされている。本発明によれば、電磁ポンプ１９’の使用ゆえに、ポンプ手段を移動させて、中間交換器１６の下方に位置させることが可能になっている。たとえ本発明による複合モジュール（中間交換器１６／電磁ポンプ１９’ｓｕｐ）の幅が、方位角の方向において単独の中間交換器１６よりもわずかに大きいにせよ、従来技術による３つの電気機械ポンプおよびそれらを他の構成部品（交換器１６および２５）から隔てる空間がなくなるという事実が、容器の直径の縮小を可能にしている。
【０１２４】
本発明による電磁ポンプ１９’ｉｎｆを中間交換器１６／電磁ポンプ１９’ｓｕｐの複合モジュールの直下に一列に配置する可能性は、以下の理由による。
交換器における対流が、もはや重力による自然対流のもとでの対流ではなく、ポンプによる強制対流のもとでの対流であり、一次側における管の束へのナトリウムの進入が、もはや中間交換器の高さ位置に関係しない。標準的な設計においては、入り口窓が、必然的に高温コレクタのナトリウムの自由レベルの下方になければならない。複合モジュール（中間交換器１６／電磁ポンプ１９’ｓｕｐ）の場合には、ナトリウムの入り口が、高温コレクタの底部に位置し、強制対流のおかげで、管の束の入り口窓を自由レベルよりも上方に位置させることができ、結果として交換器をわずかに持ち上げ、交換器の下方の空間をポンプを配置することができるように空けることができる。
電磁ポンプ１９’は、直径および高さにおいてコンパクトなポンプである。したがって、最適な配置を選択することができる（図３Ｂ）。
複合モジュール（中間交換器１６／電磁ポンプ１９’ｓｕｐ）は、従来技術による中間交換器１６の直径よりもわずかに小さい。例として、従来技術による中間交換器１６（図２Ａ）の直径が、２．４ｍ程度であるのに対し、複合モジュール１６／１９’の半径方向のサイズは、１．９６ｍ程度である。
従来技術による一体型のＳＦＲ原子炉のレダンの垂直な円筒形部分１５ｂがなくなる。
【０１２５】
図９および９Ａに示されるような特定の実施形態においては、中間交換器１６のポンプ１９’ｓｕｐを、もはや図３に関して説明したように交換器の上流にではなく、中間交換器１６の下流に配置することができる。これは、電磁ポンプを、より温度の低いナトリウムの環境（図３の実施形態における高温コレクタ１２の温度ではなく、低温コレクタ１４の温度に相当する）において動作させることができるという利点を有している。
【０１２６】
図９および９Ａにおいて、ナトリウムが、中間交換器１６の出口１８に配置された上部電磁ポンプ１９’ｓｕｐのおかげで交換器１６を通過することを、見て取ることができる。ナトリウムは、交換器１６の周囲に配置された供給スカート１６５によって交換器へと進入する。このスカート１６５は、高温コレクタ１２から得られるナトリウムを中間交換器１６の入り口窓１７へと案内することを可能にする。ナトリウムの入り口窓が高温コレクタ１２の自由面Ｓよりも上方にある場合には、このスカート１６５の上部が封じられる。中間交換器１６の出口１８において、出口窓１８の周囲のスカート１８０が、窓１８０から出てくるナトリウムを（１つ以上の）電磁ポンプ１９’ｓｕｐの入り口へと案内する。電磁ポンプの出口は、レダンの下部壁１５１、１５１０、１５１１の下方の低温コレクタ１４内にある。電磁ポンプ１９’ｓｕｐは交換器１６よりも大きく、レダンの壁が、交換器およびポンプを導入するために、交換器の開口のレベルにおいてより大きい貫通穴を備えている。レダンの領域と高温および低温コレクタとの間の流体の通過の断面を少なくするために、２つのフランジ９が中間交換器１６に取り付けられ、それぞれレダンを構成している壁１５０、１５１の水平な部位１５００、１５１０のうちの一方と同じ高さに設けられている。これらのフランジ９の断面は、中間交換器１６の下流に位置する電磁ポンプ（交換器１６に対して配置される電磁ポンプ１９’ｓｕｐまたは炉心１１への供給を行うポンプ１９’ｉｎｆのどちらでも）の直線部にほぼ相当する。
【０１２７】
本発明の特定の実施形態によれば、渦巻きを持たないターボポンプ１９’’ｓｕｐが、中間交換器１６を通ってナトリウムを送る手段として使用される。ターボポンプは、交換器１６の出口１８に配置され、冷却剤を導管にではなくて空間１４へと駆動する場合に、きわめて興味深い。実際、流体を空間へと吐き出すという事実が、この種のポンプに通常は存在し、加圧された流体を集めてパイプに向かって案内するように機能する渦巻きを、なくすことを可能にする。この渦巻きをなくすことで、ターボポンプのサイズの直径が小さくなり、電磁ポンプの直径に比肩するようになり、ＳＦＲ原子炉のコンパクトさを維持することが可能になる。標準的なターボポンプ１９’’ｓｕｐの動作原理が、図１０に示されている。ポンプにおいて、インペラＲを回転させることによって流体の圧力の増加が得られる。当業者であれば、マニュアル「Ｌｅｓ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｄｅ  ｌ’ｉｎｇｅｎｉｅｕｒ  Ｂ４３０４」を参照して、ターボポンプのより詳細な動作を理解できるであろう。すなわち、図１０に示されているように、流体が軸方向にインペラＲへと進入し、インペラの回転によって得られる半径方向の成分を有して現れる。次いで、流体は、インペラを囲んでいるドーナツ形の渦巻きＶによって集められ、その後に出口パイプへと案内される。したがって、本発明の発明者は、渦巻きを備えないターボポンプ１９’’ｓｕｐを、中間交換器１６におけるナトリウムの流れのために使用できると結論付けた。
【０１２８】
図１１、１１Ａ、および１１Ｂが、４つのターボポンプ１９’’ｓｕｐを備える中間交換器１６を有している実施形態の例を示している。交換器１６の出口１８において、ナトリウムが、出口窓１８からポンプの入り口１９５へと案内される。この案内は、デフレクタ１９６によって達成され、各々のデフレクタ１９６が、中間交換器１６の出口の流れの一部をポンプ１９’’ｓｕｐの数に反比例した様相で案内する。すなわち、４つのポンプを有する中間交換器については、各々のデフレクタ１９６が、交換器の出口窓１８の約４分の１によって向かい合わせに取り付けられる（図１１Ａ）。このようにして案内される流体が、ポンプのインペラ１９７へと軸方向に進入し、電気モータ１９９の作動によって引き起こされるシャフト１９８と一体のインペラ１９７の回転のおかげで、圧力が高められる。次いで、流体は、インペラ１９７から渦巻きを必要とせずに原子炉の低温コレクタ１４へと直接現れる。ポンプのインペラ１９７を回転させるモータ１９９を、原子炉内に収容されたナトリウムに完全に沈めることができるよう、漏れのない金属薄板で覆われた固定子コイルで構成することができる。
【図１】
2012509459.tif 000005
【図２】
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【図２Ａ】
2012509459.tif 000007
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【国際調査報告】
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