CONNECTING LINE BETWEEN TWO FIXED IMPLEMENTS

Abstract: 1. Conduit joining two fixed appliances, providing the circulation of a fluid at a variable temperature which is remote from the ambient temperature, which is formed by three rectilinear conduit sections (1, 2, 3) of substantially equal length, connected end to end so that any of two successive sections are perpendicular, characterized by the fact that the three sections have substantially the same length and are connected rigidly and placed so that the axis of any one of these sections is orthogonal to the axes of the other two sections.

Description: Conduit de liaison entre deux appareils fixes L'invention concerne un conduit de liaison entre deux appareils fixes assurant la circulation d'un fluide à une température éloignée de la température ambiante. Dans le cas de tuyauteries ou conduits assurant la circulation de fluides à haute température entre deux appareils, le tracé et les calculs de résistance de ces conduits de liaison posent souvent des problèmes diffici les en particulier lorsque la température du fluide véhiculé est variable au cours du temps. Pour réduire les contraintes résultant de ces phénomènes thermiques et pour absorber au mieux les dilatations, les conduits de liaison sont souvent de forme complexe et comportent de multiples branches, des lyres ou d'autres dispositifs d'absorption de dilatations entratnant une longueur élevée de la conduite et de nombreux coudes. Très souvent, malgré ces précautions, les contraintes sont mal réparties dans le conduit. Dans le cas des réacteurs nucléaires à neutrons rapides refroidis par du sodium ou un autre métal liquide, les températures du sodium primaire venant en contact avec les assemblages combustibles ou la température du sodium secondaire échauffé par ce sodium primaire à l'intérieur d'échan- geurs de chaleur intermédiaires peuvent atteindre et même dépasser 54O0C. Le sodium secondaire échauffé dans les échangeurs intermédiaires est transporté à l'intérieur de conduits de grand diamètre jusqu'à des gêné- rateurs de vapeur dans lesquels de l'eau alimentaire est vaporisée par la chaleur transportée par le sodium secondaire. Des pompes secondaires sont intercalées sur ces conduits de transport du sodium, pour sa mise en circulation. Le sodium secondaire refroidi est récupéré Åa la partie inférieure du générateur de vapeur et renvoyé par la pompe secondaire dans un conduit de retour à l'échangeur intermédiaire. Les conduits de liaison entre les échangeurs intermédiaires, les pompes secondaires et les générateurs de vapeur sont soumis à des contraintes thermiques importantes et à des dilatations de grande amplitude. On ne connaissait pas jusqu'ici de conduit de liaison entre des appareils tels que les échangeurs intermédiaires, les pompes secondaires et les générateurs de vapeur d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides, destiné au transport de sodium à haute température, qui permette d'éviter l'apparition de contraintes importantes et essentiellement variables d'un point à un autre du conduit, sans lyre de dilatation. Le but de l'invention est donc de proposer un conduit de liaison entre deux appareils fixes assurant la circulation d'un fluide à une température éloignée de la température ambiante, qui permette de réduire à leur valeur minimale les contraintes, en particulier d'origine thermique, dans ce conduit, tout en réduisant ce conduit à sa longueur minimale. Dans ce but, le conduit est constitué par trois tronçons de conduit rectiligne sensiblement de même longueur, raccordés bout à bout et placés de façon que l'axe de l'un quelconque de ces tronçons soit orthogonal aux axes des deux autres tronçons. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire plusieurs modes de réalisation de conduits de liaison selon l'invention, dans le cas d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides refroidi par du sodium liquide. Sur la figure 1, on a représenté de façon schématique la disposition géométrique des axes des trois tronçons constituant un conduit de liaison suivant l'invention. Sur la figure 2, on a représenté de façon schématique la position géométrique des axes de trois tronçons constituant un conduit de liaison et des axes de tuyauteries de raccordement de ce conduit de liaison à deux appareils. La figure 3 est une vue de dessus d'une partie d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides et en particulier des conduits de liaison entre des échangeurs intermédiaires et un générateur de vapeur. La figure 4 est une vue en élévation d'un des deux circuits de sodium représentés sur la figure 3. Sur la figure 1, on a représenté en pointillés les trois tronçons 1, 2 et 3 constituant un conduit de liaison suivant l'invention. Ce conduit de liaison relie un point A1 d'un premier appareil à un point A2 d'un second appareil entre lesquels circule un fluide à haute température. On a représenté en traits pleins les axes respectifs S1, S2, S3 des tronçons 1, 2 et 3. L'axe S1 est perpendiculaire à l'axe S2 et ces deux axes définissent un plan P1. L'axe S3 est perpendiculaire au plan P1. Il est donc perpendiculaire à l'axe S2 et orthogonal à l'axe S1. De la même façon, l'axe Si est perpendiculaire à l'axe S2 et orthogonal à l'axe Ss alors que l'axe S2 est perpendiculaire à la fois à l'axe S1 et à l'axe S3. De plus.les trois tronçons sont de longueurs sensiblement identiques si bien que les segments S1, S2 et S3 sont sensiblement égaux. Sur la figure 2, on voit un conduit de liaison identique au conduit représenté à la figure 1. Le conduit a été représenté en pointillés et les axes de ces trois tronçons successifs S1, S2 et S3 en traits pleins. Le conduit de liaison est utilisé pour relier le point B1 d'an premier appareil au point B2 d'un second appareil, avec une certaine orientation de chacune des extrémités du conduit assurant la jonction avec chacun des deux appareils respectivement. Cette jonction est assurée par un tronçon de raccordement 4 de très faible longueur et deux autres tronçons 5 et 6 également de très faible longueur, au voisinage de chacun des deux appareils respectivement. on a également représenté les axes S4 et 55 et S6 des tronçons 4 et 5 et 6 respectivement. Le conduit de liaison, sur sa plus grande longueur, comporte donc les trois tronçons 1, 2 et 3 orthogonaux et sur une très faible longueur de jonction les tronçons de raccordement 4 et 5 et 6 ayant une orientation permettant un raccordement suivant l'angle voulu avec chacun des deux appareils. Il est à remarquer que les trois tronçons 1, 2 et 3 ramenés à une même origine (par exemple A1) constitueraient par leurs axes S1 S2 et S3 un trièdre trirectangle d'origine A1. Les expériences et les calculs effectués par la demanderesse ont montré qu'un conduit de liaison tel que représenté sur la figure 1 ou sur la figure 2, entre deux appareils fixes, permettait de résoudre au mieux tous les problèmes liés à la dilatation et aux contraintes, lorsque les deux extrémités du conduit sont reliées à des appareils entre lesquels circule un fluide à haute température. De plus les conditions géométriques définies pour le conduit de liaison (tronçons orthogonaux et de longueurs sensiblement identiques) permettent d'optimiser la conception du conduit, c'est-à-dire de réduire au minimum sa longueur et le nombre de coudes utilisés. Il suffit en effet de deux coudes à 900 pour joindre les tronçons 1, 2 et 3 des conduits de liai son. Les contraintes dans le conduit de liaison sont d'autre part faibles et pratiquement constantes le long du tronçon intermédiaire. Il est d'autre part relativement facile de concevoir un programme de calculs et des abaques permettant de déterminer la longueur optimale des tronçons et la disposition et la longueur des tronçons de raccordement éventuels tels que les tronçons 3 et 4 et 5 et 6 de la figure 2, en fonction de leur diamètre et de la contrainte admissible. Sur les figures 3 et 4, on voit l'enceinte 10 d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides comportant une cuve 11 fermée par une dalle 12 comportant des ouvertures permettant le passage d'éléments intégrés tels que des échangeurs intermédiaires 15 et des pompes primaires 16. On a représenté sur la figure 3, deux échangeurs intermédiaires et leur circuit de sodium les reliant à un générateur de vapeur 18 situé à l'extérieur de la cuve, dans l'enceinte de sécurité 10. La cuve 11 contenant le coeur du réacteur est remplie de sodium primaire qui permet d'échauffer le sodium secondaire dont l'entrée et la sortie dans l'échangeur intermédiaire 15 se font par la partie supérieure de celuici qui est reliée au circuit de sodium secondaire. Ce circuit de sodium secondaire comporte également une pompe secondaire de circulation 20 permettant de renvoyer le sodium refroidi récupéré à la partie inférieure du générateur de vapeur 18, à la partie supérieure de l'échangeur de chaleur intermédiaire 15. La circulation du sodium secondaire est donc établie suivant la direction des flèches 21 et 22 des figures 3 et 4 respectivement. Le conduit de liaison 25 entre l'échangeur intermédiaire 15 et la pompe secondaire 20 est réalisé sous la forme d'un conduit de liaison suivant l'invention. De même le conduit de liaison 26 entre l'échangeur intermédiaire 15 et la partie supérieure du générateur de vapeur 18 est réalisé sous la forme d'un conduit de liaison suivant l'invention. Le conduit 25 d'un diamètre de l'ordre de 750 mm est constitué par trois tronçons 25aX 25b et 25c reliés par deux coudes à 900 27a et 27b, chacun des tronçons étant orthogonal aux deux autres. Les tronçons 25a et 25b sont horizontaux et le tronçon 25c vertical. A l'extrémité du tronçon 25ars un très court tronçon de raccordement 28a constitué par un coude à 900 permet une arrivée verticale dans l'échangeur de chaleur 15 alors qu'à l'extrémité du tronçon vertical 25c, un très court tronçon de raccordement 28b permet une arrivée horizontale du sodium dans la pompe secondaire. Chacun des tronçons 25ars 25b et 25C a une longueur voisine de huit mètres. Le conduit de liaison 26 entre l'échangeur intermédiaire 15a et la partie supérieure du générateur de vapeur 18 est constitué de trois tron çons 26a, 26b et 26C, les tronçons 26a et 26b reliés par un coude à 900 29a étant horizontaux et le tronçon 26c relié au tronçon 26b par un coude a 900 29b étant vertical. Le tronçon 26a se raccorde directement à l'échangeur de chaleur 15 alors que le tronçon 26c se raccorde à la partie supérieure du générateur de vapeur 18 par un très court tronçon 30 comportant deux coudes a 900 pour assurer une arrivée horizontale et latérale dans le générateur de vapeur. Chacun des tronçons 26a, 26b et 26c d'un diamètre voisin de 750mm a une longueur voisine de douze mètres. Lorsque le réacteur nucléaire est en fonctionnement, du sodium à une température comprise entre 340 et 5250C circule dans les conduits de liaison 25 et 26. Les expériences de la demanderesse ont démontré que, malgré ces conditions très difficiles d'utilisation des conduits 25 et 26, le niveau de contraintes dues à la dilatation thermique reste faible. D'autre part, les contraintes sont pratiquement constantes le long de l'ensemble des conduits. La longueur de ces conduits de liaison est également réduite de 10% par rapport aux solutions utilisées précédemment où l'on devait prévoir des lyres de dilatation et de multiples renvois sur le circuit de sodium secondaire. D'autre part, le nombre de coudes est réduit d'un tiers par rapport aux conceptions antérieures. Il en résulte une économie importante tant en ce qui concerne le coût des études de conception du circuit secondaire qu'en ce qui concerne sa réalisation. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits ; elle en comporte toutes les variantes. C'est ainsi que la forme des conduits de raccordement décrits n'est pas limitative et qu'on peut envisager d'autres formes pour ces tron çons suivant les appareils reliés par le conduit suivant l'invention. Cependant ces tronçons de raccordement ont toujours une longueur très faible par rapport à la longueur des trois tronçons principaux orthogonaux constituant le conduit de liaison. Les conduits de liaison suivant l'invention peuvent être utilisés pour constituer des circuits de fluides à haute température dans des réacteurs d'un type différent des réacteurs à neutrons rapides. Ces conduits de liaison peuvent également être utilisés dans des applications différentes de circuits de fluides à haute température des réacteurs nucléaires. On peut envisager leur application dans l'industrie pétrolière, la pétrochimie ou l'industrie du gaz. On peut également imaginer l'utilisation de ces conduits pour la circulation de fluides à très basse température, tels que des gaz liquéfiés. De façon générale, le conduit de liaison suivant l'invention peut être utilisé dans toute application mettant en oeuvre des fluides à haute température ou encore dans le domaine de la cryogénie.

Claims: REVENDICATIONS 1.- Conduit de liaison entre deux appareils fixes assurant la circulation d'un fluide à une température éloignée de la température ambiante, caractérisé par le fait qu'il est cohstitué par trois tronçons de conduit rectiligne (1, 2, 3) senqiblement de même longueur, raccordés bout à bout et placés de façon que l'axe de l'un quelconque de ces tronçons soit orthogonal aux axes des deux autres tronçons. 2.- Conduit de liaison suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre, à l'une au moins de ses extrémités, au moins un tronçon de raccordement (4, 5-6) de très faible longueur par rapport à la longueur des tronçons principaux (1, 2, 3) décalé angulairement par rapport aux tronçons d'extrémité (1 ou 2) auxquels il est relié. 3.- Application d'un conduit de liaison suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 à la réalisation du circuit de circulation du sodium secondaire d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides.

Inventors: MALAVAL, CLAUDE
Applicants: NOVATOME
Application year: 1983
Main classification: F16L27
IPC codes: F16L43, G21D1, G21C15, F16L51, F16L27