DEVICE TO DETECT AND LOCATE A LEAK IN TUBES OF A STEAM GENERATOR TUBE BUNDLE

Abstract: 1. System for the detection and location of leakage in the cluster of tubes in a steam genrator, having at leat one tube plate (1) in which the tubes of the cluster (2) are fixed according to a regular lattice such that they traverse all or part of the thickness of the tube plate (1) to open on one side of the tube plate (1) in a zone constituting a water box or a steam collector, and such that they penetrate, on the other side of the tube plate (1) into a zone containing an exchange liquid providing the heat of evaporation, with which the tubes (2) are in contact at their outer surface, characterized by the fact that it includes : - for each of the tubes (2), in a zone in which this tube (2) is inside the tube plate (1), two annular spaces (12, 14) coaxial with the tube (2) and spaced along its length, such that the annular spaces (12, 14) relating to all the tubes (2) of the cluster constitute two systems situated in two different zones spaced according to the axial direction fo the tubes (2), - two systems of connecting passages (15, 17) between the annular spaces (12, 14) of the tubes (2) of a same row corresponding each to one system of annular spaces (12, 14), the passages (16 or 17) of one system being entirely isolated from one another, all parallel, and disposed in one direction of the lattice of the tubes (2), - and fluid detectors (19, 21) disposed on the outside of the tube plate (1) and associated each with one of the passages (15, 17), such that each passage is connected to a detector at least one of its extremities, - each of the junction passages (15, 17) connects the annular spaces (12, 14) of a single row of tubes and the passages (15, 17) of the two assemblies are oriented in two different directions.

Description: DISPOSITIF DE DETECTION ET DE LOCALISATION DE FUITE SUR LES TUEES DU FAISCEAU D'UN GENERATEUR DE VAPEUR L'invention concerne un dispositif de détection et de localisation de fuite sur les tubes du faisceau d'un générateur de vapeur. Dans les réacteurs nucléaires à neutrons rapides, la chaleur dégagée par les assemblages combustibles du coeur du réacteur et utilisée pour la production de vapeur d'eau dans les générateurs de vapeur est généralement transportée et transmise à l'eau alimentaire pour sa vaporisation, par un fluide d'échange constitué par un métal liquide tel que du sodium. Il faut éviter tout contact entre le sodium et L'eau ou la vapeur d'eau puisqu'une réaction chimique violente peut se produire lorsqu'ils sont mis en contact. Il est donc souhaitable de disposer de moyens de détection et de localisation des fuites dans les générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires à neutrons rapides. Ces moyens de détection et de localisation doivent permettre de repérer toute fuite dès son origine, avant qu'elle n'ait pu avoir des conséquences graves. Les générateurs de vapeur effectuant des échanges de chaleur entre du sodium liquide et de lleau comportent une enveloppe dans laquelle est placé un faisceau de tubes. Le sodium liquide chaud est introduit dans L'enveloppe, circule au contact de la surface externe des tubes du faisceau à L'intérieur desquels circule l'eau qui s'échauffe puis se vaporise sous l'effet de la chaleur du sodium liquide. Le sodium liquide froid ressort ensuite de l'enveloppe. Les tubes du faisceau sont reliés à l'une de leurs extrémités à une boîte à eau ou à un tore de distribution et à leur autre extrémité à un collecteur ou à un tore de collectage de vapeur. Dans certains générateurs de vapeur, tes tubes du faisceau sont reliés à chacune de leurs extrémités à une ou deux plaques tubulaires limitant une bote à eau ou un collecteur de vapeur que la (ou les) plaque(s) tubulaire(s) permet(tent) de séparer du voLume intérieur de l'enveloppe du générateur de vapeur contenant le sodium liquide. Les tubes du faisceau traversent la (ou les) plaque(s) tubulaire(s) sur tout ou partie de leur épaisseur et débouchent dans la boite à eau ou Le collecteur de vapeur d'un côté de la (ou des) plaque(s) tubulaire(s). De l'autre côté de ta (ou des) plaque(s) tubulaire(s), ces tubes pénètrent dans Le volume interne de l'enveloppe du générateur de vapeur renfermant le sodium liquide. Le sodium liquide circule en contact avec la surface externe des tubes du faisceau. Dans certains générateurs de vapeur, en particulier du type décrit dans la demande de brevet NOVATOME nO 83-02108, les tubes comportent une double paroi constituée par deux parois tubulaires coaxiales enfilées l'une sur l'autre. Une telle disposition permet de limiter la probabilité et les conséquences de fuites sur les tubes et d'en faciLiter la détection. La détection de fuite peut se faire en particulier dans une chambre collectrice disposée à L'intérieur de l'enve- loppe du générateur de vapeur. Une autre disposition consiste à réaliser ta détection de fuite dans L'espace existant entre deux plaques tubulaires situées à une (ou aux deux) extrémité(s) du générateur de vapeur. De tels moyens de détection imposent donc de prévoir des plaques tubulaires suppLémentaires et sont difficilement applicables aux générateurs de vapeur comportant des tubes à simple paroi. Par tailleurs, la localisation d'une fuite nécessite l'introduction de moyens de mesure à L'intérieur du générateur de vapeur lui-même. Cette opération doit se faire lorsque le générateur de vapeur est à l'arrêt, ce qui peut entraîner la disparition de la fuite et donc rendre sa localisation impossible. On connaît également un dispositif de détection de fuite décrit dans le brevet des Etats-Unis n" 4.192.373 où le collectage des fluides résultant des fuites est réalisé au niveau des plaques tubulaires du générateur de vapeur. Ce dispositif a L'avantage de permettre une localisation de la fuite en utilisant une sonde de mesure mobile. Le principe des dispositifs mentionnés cidessus est en effet de collecter les fluides résultant d'une fuite, tels que la vapeur d'eau, dans un espace rempli d'un gaz neutre tel que l'hélium, en communication avec L'interstice entre les deux parois du tube. On utilise pour cela des détecteurs extrêmement sensibles à la présence du fluide tel que la vapeur d'eau qui donnent une indication dès qu'une trace de ce fluide révélatrice d'une rupture d'une des parois du tube est présente dans L'espace où l'on effectue la détection. Dans le cas du dispositif du brevet américain 4.192.373, le détecteur est mobile et peut être mis en position successivement en face de chacun des tubes du faisceau, dans une plaque tubulaire. Le dispositif de ce brevet comporte un ensemble de canaux percés à L'intérieur d'une plaque tubulaire, entre les rangées de tubes. Ces canaux sont reliés par des perçages transversaux à des espaces annulaires disposés coaxialement aux tubes des deux rangées voisines du canal et en communication avec l'interstice entre les deux parois des tubes. La localisation d'une fuite nécessite le déplacement pas à pas de La sonde dans les canaux, ce qui ne permet pas un repérage rapide du tube sur lequel une fuite est apparue. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de détection et de localisation de fuite sur les tubes du faisceau d'un générateur de vapeur comportant au moins une plaque tubulaire dans laquelle les tubes du faisceau sont fixés suivant un réseau régulier de façon qu'iLs traversent tout ou partie de t'épaisseur de la plaque tubulaire, pour déboucher d'un côté de ta plaque tubulaire dans une zone constituant une boite à eau ou un collecteur de vapeur et qu'ils pénètrent, de L'autre côté de La plaque tubulaire, dans une zone renfermant un fluide d'échange apportant la chaleur de vaporisation, avec lequel les tubes sont en contact par Leur surface externe, dispositif qui permet une détection et une localisation extrêmement rapides de fuite, dans les parties sensibles de tubes à simple paroi et sur la totalité de tubes à double paroi d'un générateur de vapeur, sans utilisation de moyens de mesure à l'intérieur du générateur de vapeur. Dans ce but, le dispositif comporte - pour chacun des tubes, dans une zone où ce tube est à L'intérieur d'une plaque tubulaire, deux espaces annulaires coaxiaux au tube et espacés suivant sa longueur, de façon que les espaces annulaires relatifs à tous les tubes constituent deux ensembles situés dans deux zones différentes espacées suivant la direction axiale des tubes, - deux ensembles de canaux de jonction entre les espaces annulaires des tubes d'une même rangée correspondant chacun à un ensemble d'espaces annulaires, les canaux d'un ensemble étant entièrement isolés les uns des autres, tous parallèles, et disposés suivant une direction du réseau des tubes différente de la direction des canaux de L'autre ensemble, - et des détecteurs de fluide disposés à L'extérieur de la plaque tubulaire et associés chacun à l'un des canaux de façon que chaque canal soit relié à un détecteur à L'une au moins de ses extrémités. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire à titre d'exemples non Limitatifs, en se référant aux figures j ointes en annexe, plusieurs modes de réalisation de dispositifs suivant l'invention. La figure la représente une vue en coupe d'une partie d'une plaque tubulaire au voisinage de deux tubes à simple paroi qui traversent cette plaque tubulaire dans laquelle sont usinés des canaux et des espaces annulaires d'un dispositif de détection suivant l'invention. La figure lb montre une variante de réalisation des canaux dans le cas d'une plaque en deux parties. La figure lc est une vue en coupe suivant CC de la figure lb. La figure 2a est une vue en coupe suivant AA de la figure la. La figure 2b est une vue en coupe suivant BB de la figure la. La figure 3 est une vue schématique d'une plaque tubulaire montrant la disposition d'un premier ensemble de canaux et de détecteurs dans sa parte gauche et d'un second ensemble de canaux et de détecteurs dans sa partie droite. La figure 4 est une vue en coupe d'une plaque tubulaire au voisinage de deux tubes à double paroi montrant divers modes de réalisation des espaces annulaires du dispositif suivant L'invention. La figure 5 est une vue en coupe d'une plaque tubulaire en deux parties, au voisinage de deux tubes à double paroi, montrant des variantes de réalisation des espaces annulaires et des canaux du dispositif suivant l'invention. Sur la figure la, on voit une plaque tubulaire 1 d'un générateur de vapeur dans laquelle sont fixés les tubes 2 du faisceau à L'une de leurs extrémités. Cette plaque tubulaire est fixée à L'une des extrémités de l'enveloppe du générateur de vapeur dont elle Limite la zone recevant du sodium liquide. La face intérieure 3 de cette plaque est en contact avec du sodium liquide alors que la face extérieure 4 est en contact avec de l'eau ou de la vapeur d'eau, suivant que la plaque 1 limite la boite à eau dans laquelle arrive L'eau à vaporiser ou le collecteur de vapeur dans lequel arrive ta vapeur produite dans les tubes 2 du faisceau. Les tubes 2 traversent tout ou partie de la plaque tubulaire I pour déboucher dans la boîte à eau (ou te collecteur de vapeur) du côté de la face 4 de la pLaque tubulaire. Au-delà de la face 3, tes tubes 2 pénètrent dans L'enveloppe du générateur de vapeur où leur surface externe est en contact avec Le sodium liquide chaud en circulation dans cette enveloppe. L'eau pénétrant dans le tube à l'une de ses extrémités s'échauffe puis se vaporise avant de ressortir dans le collecteur de vapeur à l'extrémite de sortie du tube. La plaque I est percée d'un réseau de trous de passage 5 des tubes 2 visibles aux figures 2 et 3. Ces trous 5 d'axe ZZ' sont disposés, dans Les exemples décrits, suivant un réseau à mailles triangulaires comportant donc trois directions principales. Les tubes 2 traversent la plaque tubulaire I sur toute son épaisseur et sont fixés, de manière totalement étanche au fLuide, par soudure sur des manchons 7 et 8 saillants par rapport aux faces 3 et 4 de la plaque tubulaire 1, respectivement. Les soudures correspondantes 9 et 10 assurent une fermeture étanche de L'interstice entre te tube 2 à simple paroi et le trou 5 de La plaque tubulaire 1. Le diamètre extérieur du tube 2 est peu différent du diamètre intérieur du trou 5 mais te jeu de montage et la rugosité respective de ta surface extérieure du tube 2 et de la surface du trou 5 font qu'il existe un interstice continu permettant le passage de gaz entre le tube 2 et le trou 5. La zone des tubes 2 placée à l'intérieur des trous 5 de la plaque 1 et les soudures 9 et 10 constituent la zone la plus sensible du générateur de vapeur dans laquelle risquent de se produire des ruptures entraînant un défaut d'étanchéité des tubes ou des soudures. Il importe donc de détecter Les fuites éventuelles dans cette zone des tubes 2 et de localiser très rapidement les soudures ou les tubes défectueux. On va maintenant décrire le dispositif de détection et de localisation de fuite en se référant aux figures la, 2a, 2b et 3. A L'intérieur du trou 5 de la plaque 1, sont usinés autour de chacun des tubes 2 deux espaces annulaires 12 et 14 espacés suivant l'axe ZZ' du tube 2. L'espace annulaire 12 et l'espace annulaire 14 réalisés par alésage du trou 5 à un diamètre sensiblement supérieur au diamètre extérieur du tube 2 sont placés respectivement au voisinage de la face 3 et au voisinage de La face 4 de la plaque 1. Ces espaces annulaires 12 et 14 sont donc en communication avec l'interstice existant entre la surface extérieure du tube 2 et la surface intérieure du trou 5. Pour tous les tubes 2 du faisceau, les espaces annulaires inférieurs 12 et les espaces annulaires supérieurs 14 sont usinés au même niveau dans la plaque 1, si bien que ces espaces annulaires peuvent être reliés par des canaux de jonction 15 et 17 sensiblement horizontaux pour les espaces annulaires 12 et 14 respecvivement. Ainsi qu'il est visible sur les figures 2 et 3, ces canaux de jonction 15 et 17 ont une direction radiale par rapport aux tubes 2, c'est-à-dire qu'ils passent par les axes ZZ' des tubes 2 et correspondent chacun à une rangée de tubes, dans une des directions principales du réseau triangulaire des trous 5 de la plaque tubulaire 1. Les canaux 17 représentés sur La figure 2a et sur La partie gauche de La figure 3 sont tous parallèles et ont pour direction la direction principale DI du réseau. Ainsi qu'il est visible sur la figure 2b et sur la partie droite de La figure 3, les canaux 15 sont tous parallèles et ont pour direction une direction principale D? du réseau des trous 5 dans la plaque tubulaire 1. Les directions Dl et D2 font un angle de 60". Comme il est visible sur les figures 2 et 3, les deux ensembles d'espaces annulaires et de canaux superposés sont donc alignés sur des directions à 600. Les canaux 15 et 17 sont de très petites dimensions, leur diamètre n'étant limité que par les possibilités d'usinage de ces trous sur de grandes longueurs, dans l'épaisseur de la plaque tubulaire. Ces canaux pourront avoir un diamètre inférieur ou sensiblement égal à 5 mm. La largeur des espaces annulaires sera de L'ordre du mm ou même très sensiblement inférieure. A l'une des extrémités de chacun des canaux 17 est fixé de façon étanche un conduit de mesure 18, lui-même relié à un détecteur 19 permettant de déceler de très faibles traces de vapeur d'eau dans le canal 17 correspondant. Les canaux 17 et les conduits 18 sont remplis d'hélium sec et de grande pureté, si bien que les traces de vapeur d'eau décelées par Les détecteurs 19 ne peuvent correspondre qu'à une fuite sur t'un des tubes 2 de la rangée dont les espaces annulaires sont reliés par le canal 17 correspondant De la même façon, au niveau inférieur, les canaux 15 sont reliés par l'intermédiaire de conduits 20 à des détecteurs de vapeur d'eau 21, tes canau-x 15 et les conduits 20 étant également remplies d'hélium sec de grande pureté. Les détecteurs 19 sont tous disposés à l'extérieur de la plaque tubulaire 1 et à l'extérieur du générateur de vapeur, si bien que leur utilisation et leur branchement sur les canaux de mesure se font aisément. Les détecteurs 19 et 21 sont reliés à des voyants ou à une unité de calcul ou d'enregistrement qui permet un repérage des canaux de mesure dans lesquels de la vapeur d'eau est apparue. Dans le cas d'une fuite dans une soudure 10 ou sur un tube 2, à l'intérieur de la plaque 1, de la vapeur d'eau parvient dans les espaces annulaires 12 et 14 et se propage dans les canaux 15 et 17 correspondants. Les détecteurs 19 et 21 de la rangée de direction D1 et de la rangée de direction D2 respectivement sur lesquelles se trouve la soudure 10 ou le tube 2 défectueux sont donc activés et l'on effectue un repé- rage immédiat des deux canaux correspondants. Chacun des canaux porte un numéro d'identification et chacun des tubes est donc défini par les numéros d'identification des deux canaux de mesure passant par ces espaces annulaires 12 et 14. On en déduit immédiatement une localisation du tube défectueux par ses coordonnées dans le système d'axes D1-D2. De la même façon, dans le cas où une soudure 9 présente un défaut entraînant une fuite de sodium entre le tube 2 correspondant et la plaque tubulaire, cette fuite peut être détectée et le tube peut être identifié. Le dispositif permet donc non seulement une détection très rapide d'une fuite dans une soudure tube-plaque ou sur l'un des tubes du faisceau tubulaire mais encore un repérage et une localisation matricielle de ce tube, sans avoir à effectuer d'opérations complémentaires telles que le déplacement d'une sonde de mesure à l'intérieur d'un canal, Les canaux de mesure 15 ou 17 ont comme longueur maximale le diamètre de la plaque tubulaire, par exemple 870 mm dans le cas d'une plaque tubulaire pour un faisceau de quatre cent quatre-vingt-dix-neuf tubes disposés suivant un réseau au pas triangulaire de 35 mm. D'autre part, ces canaux ont un diamètre faible, ce qui entraîne un affaiblissement négligeable de la plaque tubulaire. Le fait que ces canaux traversent les espaces annulaires prévus dans les trous 5 d'une rangée de tubes facilite, d'une part, Leur perçage et, d'autre part, permet de choisir le pas entre tubes sans tenir compte de la présence des canaux de détection. Sur les figures lb et lc, on voit un mode de réalisation différent des espaces annulaires 12' et des canaux 15' de ensemble inférieur de détection. Les espaces annulaires 14 et les canaux 17 de l'ensemble supérieur sont usinés de la même façon que dans le mode de réalisation représenté sur la figure la. La plaque tubulaire 31 représentée sur les figures lb et îc est constituée de deux plaques superposées 31a et 3lob. Dans la partie 31a de la plaque tubulaire 31, Les trous 35 disposés suivant un réseau régulier à mailles triangulaires ont un diamètre constant alors que dans la partie inférieure 31b de la plaque, ces trous ont un diamètre réduit vers la face de sortie 33 de la plaque tubulaire. Le tube 32 placé dans le trou 35 est élargi dans sa partie située dans la plaque supérieure 3la. Le diamètre courant du tube correspond à La partie à faible diamètre du trou 35 à l'intérieur de la partie 31b de ta plaque tubulaire. On réserve de cette façon un espace annulaire 12' entre te tube 32 et Le trou 35. Comme il est visible sur les figures lb et lc, tes canaux de mesure 15' joignant les espaces annulaires 12' sont constitués par des rainures usinées dans la plaque supérieure 31a, la plaque 31b plane étant jointe de façon étanche à la plaque 31a sur les parties en saillie de cette plaque 21a disposées entre les rainures 15', au moyen d'un métal de brasure 39. Lorsqu'on utilise une plaque tubulaire en deux parties, on peut donc éviter le perçage d'au moins un des ensembles de canaux. Il est bien évident que le dispositif représenté aux figures lb et îc fonctionne de la même façon que le dispositif représenté à la figure la et suppose des conduits de mesure et des détecteurs tels que représentés sur la figure 3. Sur la figure 4, on voit une partie d'une plaque tubulaire 41 monobloc traversée par des tubes à double paroi 42. De tels tubes à double paroi sont constitués par un tube interne 42a sur lequel est enfilé un tube coaxial 42b, le contact entre les surfaces des parois 42a et 42b pouvant être assuré mécaniquement ou métallurgiquement. Il existe un ensemble de passages libres pour le fluide entre les deux parois, constitués par le jeu permettant d'enfiler les parois l'une sur l'autre coaxialement, par les rugosités des surfaces en contact et, éventuellement, par des rainures usinées le long de l'une des surfaces en contact. L'ensemble des passages libres est appelé interstice. Un générateur de vapeur comportant un faisceau de tubes à double paroi a été décrit en particulier dans la demande de brevet 83-02108 de la société NOVATOME. Dans un tel générateur de vapeur, chaque tube est fixé à L'une de ses extrémités dans une plaque tubulaire limitant la boîte de distribution d'eau dans les tubes et à son autre extrémité dans une seconde plaque tubulaire limitant le collecteur permettant la récupération de la vapeur produite dans le générateur. Sur la figure 4, on a représenté l'une des deux plaques tubulaires 41 dont la face supérieure 44 est en contact avec l'eau ou la vapeur d'eau et la face inférieure 43 avec le sodium liquide en circulation dans le générateur de vapeur. Les extrémités des tubes 42 sont engagées dans tes plaques tubulaires de façon que leur extrémité débouche dans la boite à eau ou dans Le collecteur de vapeur. Sur la figure 4, on a représenté divers modes de réalisation des éléments constitutifs du dispositif de détection de fuite sur ces tubes à double paroi. L'ensemble du dispositif de détection et de Localisation de fuite peut être décrit en se référant à la figure 4 et aux figures 2 et 3, la figure 2a représentant une coupe suivant AA de la figure 4, c'est-à-dire une coupe dans une plaque tubulaire et la figure 2b représentant une coupe analogue à travers l'autre plaque tubulaire dans laquelle sont fixées les extrémités des tubes 42 opposées aux extrémités représentées sur la figure 4. La figure 3 représente dans sa partie gauche la disposition des canaux et détecteurs de mesure de l'une des plaques tubulaires et dans sa partie droite la disposition des canaux et détecteurs de l'autre plaque tubulaire. On ne décrira que les canaux et espaces annulaires disposés dans la plaque tubulaire 41 mais il est bien entendu que la disposition des espaces annulaires et des canaux de mesure est exactement semblable dans la plaque tubulaire recevant les extrémités opposées des tubes 42. Chacun des tubes est entouré, à l'intérieur de la plaque tubulaire 41 par un espace annulaire 46 coaxial au tube 42. En se reportant à la figure 2a, on voit que tes espaces annulaires 46 des tubes disposés suivant une rangée dans une direction principale Dl du réseau sont reliés par des canaux de mesure 47 joignant deux espaces annulaires de deux tubes successifs. Les canaux de mesure 47, comme Les canaux de mesure 17 des tubes simples du mode de réalisation décrit précédemment, sont de direction radiale, tous parallèles et tous disposés dans la direction de D1. En se reportant à la figure 2b, on voit que dans la plaque tubulaire disposée à l'extrémité opposée des tubes 42, les espaces annulaires 46' entourant les tubes 42 sont reliés par des canaux de mesure 47' de direction radiale et parallèles à la direction D2. D1 et D2 sont, comme précédemment, des directions principales du réseau, c'est-à-dire que D1 et D2 sont disposés à 60". L'interstice entre les parois tubulaires 42a et 42b constituant le tube à double paroi communique à l'une de leurs extrémités avec les espaces annulaires 46 et donc avec les canaux 47 correspondants de la plaque tubulaire 41 et à leur autre extrémité avec les espaces annulaires 46' et les canaux 47' de la plaque opposée 41'. Dans le cas où l'une des parois d'un tube 42 présente une fissure sur toute son épaisseur, de la vapeur d'eau ou de la vapeur de sodium se propage dans l'espace intersticiel entre les deux parois, puis dans les espaces annulaires 46 et 46' et les canaux 47 et 47'. Comme il est visible sur la figure 3, les canaux 47 (ou 47') sont reliés à l'une de leurs extrémités à des détecteurs de vapeur d'eau 49 (ou 49') disposés à l'extérieur de la plaque 41 (ou 41') par l'intermédiaire de conduits 48 (ou 48'). Une fuite de sodium ou de vapeur d'eau due à une fissure dans l'une des enveloppes 42a ou 42b d'un tube 42 va donc se traduire par une détection au niveau d'un détecteur 49 et simultanément au niveau d'un détecteur 49'. Etant donné la disposition des canaux 47 et 47' correspondants, on peut déterminer sans ambiguïté par repérage matriciel le tube défectueux. Comme dans le cas d'un tube à simple paroi, on pourra donc non seulement détecter la présence d'une fuite, mais encore localiser rapidement le tube présentant cette fuite. Sur la figure 4 on voit divers modes de réalisation des espaces annulaires 46. Sur la partie gauche du tube de gauche, cet espace annulaire 46 est constitué par un espace ménagé au-dessus de la paroi externe 42b du tube, à l'intérieur d'une partie élargie du trou 45 ménagé dans La plaque tubulaire 41. Cet espace 46 est fermé par Le rebord Limitant la partie élargie du trou 45. Sur la partie droite du tube de gauche, l'espace annulaire 46 est limité à sa partie supérieure par un élargissement de la paroi 42a du tube et à sa partie inférieure par la paroi 42b du tube. Dans tous Les cas, la paroi externe 42b est reliée par une soudure 50 à une manchette solidaire de la face inférieure 43 de la plaque tubulaire et la paroi interne 42a est liée par soudure à une manchette solidaire de la face supé- rieure 44 de la plaque tubulaire 41. Sur la partie gauche du tube de droite, l'espace annulaire 46 est limité par deux sections espacées suivant la direction ZZ', de la paroi externe 42b. Enfin, sur La partie de droite du tube de droite, L'espace annulaire 46 est représenté de la même façon que dans ta partie de droite du tube de gauche. It est bien évident que sur chacun des tubes et même sur l'ensemble des tubes dans une plaque tubulaire, on adoptera un mode de réalisation ou un autre des espaces annulaires. Sur La figure 5, on voit une plaque tubulaire 61 constituée par deux parties superposées 61a et 61b. Dans ce cas, comme dans Le cas de la plaque représentée sur les figures lb et 1 c, les canaux 67 joignant les espaces annulaires 66 sont réalisés en pratiquant un rainurage dans la plaque supérieure 61a et en fixant cette plaque supérieure sur la plaque inférieure 61b ayant une surface plane de façon que les parties en saillie de La plaque 61a entre Les rainures 67 s'appuient sur la plaque inférieure 61b et soient brasées sur la surface plane supérieure de cette plaque 61b. En combinaison avec ces canaux de mesure 67, on peut réaliser les espaces annulaires suivant l'un des modes décrits en se référant à la figure 4. Dans ce cas également le dispositif comprendra un ensemble de canaux parallèles à une direction principale du réseau des tubes dans chacune des plaques disposées aux extrémités des tubes. Des détecteurs permettront comme précédemment un repérage au niveau de chacune des plaques tubulaires des canaux recevant un fluide de fuite, ce qui permet un repérage matriciel des tubes défectueux. Les principaux avantages du dispositif suivant L'invention sont donc de permettre, grâge à un dispositif très simple, simultanément la détection de fuite et la localisation d'un tube défectueux, dans un générateur de vapeur. Cette détection et cette localisation se font sans utiliser de moyens ou d'enceintes de mesure à l'intérieur du générateur de vapeur et sans nécessiter le déplacement de sondes de mesure dans des canaux traversant les plaques tubulaires. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits ; elle en comporte au contraire toutes les variantes. C'est ainsi qu'on peut réaliser Les espaces annulaires et les canaux de mesure d'une manière quelconque Dans le cas des tubes à double paroi où chaque plaque tubulaire ne comporte qu'un ensemble de canaux, on usinera Les canaux dans le plan de La fibre neutre de La plaque, c'est-à-dire dans une zone de La plaque tubulaire ne subissant ni extension, ni compression. On peut réaliser les espaces annulaires d'une façon différente de celles qui ont été décrites et par exemple, sans usinage de la plaque tubulaire. On peut, par exemple, prévoir une zone du tube ou de l'alésage de la plaque recevant te tube, d'une rugosité suffisante pour qu'un interstice annulaire subsiste entre le tube et la plaque sur la hauteur de la zone à forte rugosité. On peut également usiner une gorge sur La surface extérieure du tube sur une petite partie de sa longueur, dans la zone de ce tube située dans la plaque tubulaire. On peut utiliser des détecteurs de vapeur d'eau ou de vapeur de sodium de tout type, à partir du moment où leur sensibilité est suffisante. tes espaces dans lesquels on effectue La mesure peuvent être remplis indifféremment d'un gaz tel que l'hélium ou un autre gaz adapté. On pourra exploiter les mesures effectuées par les détecteurs d'une façon quelconque, manuelle ou automatique, pour obtenir un affichage ou un enregistrement des données relatives à ta détection et à La Localisation des fuites, par des moyens de repérage et d'affichage appropriés. Enfin, le dispositif suivant L'invention s'applique à tous les générateurs de vapeur comportant un faisceau et au moins une plaque tubulaire dans Laquelle sont engagés les tubes du faisceau. Dans le cas d'un faisceau à tubes à double paroi, on disposera cependant obligatoirement d'un ensemble d'espaces annulaires et de canaux de mesure à chacune des extrémités du tube pour effectuer dans tous les cas la localisation des tubes défectueux. Un seul ensemble d'espaces annulaires et de canaux de mesure ne permettrait qu'une détection sans localisation des tubes défectueux.

Claims: REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection et de localisation de fuite sur les tubes d'un faisceau de générateur de vapeur, comportant au moins une plaque tubulaire (1) dans laquelle les tubes du faisceau (2) sont fixés suivant un réseau régulier de façon qu'ils traversent tout ou partie de l'épaisseur de la plaque tubulaire (1), pour déboucher d'un côté de la plaque tubulaire (1) dans une zone constituant une botte à eau ou un collecteur de vapeur et qu'ils pénètrent, de l'autre côté de la pLaque tubulaire (1), dans une zone renfermant un fluide d'échange apportant la chaleur de vaporisation, avec lequel les tubes (2) sont en contact par leur surface externe, caractérisé par le fait qu'il comporte : : - pour chacun des tubes (2), dans une zone où ce tube (2) est à l'intérieur d'une plaque tubulaire (1), deux espaces annulaires (12, 14) coaxiaux au tube (2) et espacés suivant sa longueur, de façon que Les espaces annulaires (12, 14) relatifs à tous tes tubes (2) du faisceau constituent deux ensembles situés dans deux zones différentes espacées suivant la direction axiale des tubes (2), - deux ensembles de canaux de jonction (15, 17) entre les espaces annulaires (12, 14) des tubes (2) d'une même rangée correspondant chacun à un ensemble d'espaces annulaires(12, 14)les canaux (15 ou 17) d'un ensemble étant entièrement isolés les uns des autres, tous paral lèles et disposés suivant une direction du réseau des tubes (2), différente de la direction des canaux de L'autre ensemble (17 ou 15), - et des détecteurs de fluide (19, 21) disposés à l'extérieur de la plaque tubulaire (1) et associés chacun à l'un des canaux (15, 17) de façon que chaque canal soit relié à un détecteur à L'une au moins de ses extrémités. 2. Dispositif de détection et de localisation de fuite suivant La revendication 1, dans le cas de tubes (42) à double paroi fixés chacun à l'une de leurs extrémités, dans une première plaque tubulaire (41) et à leur autre extrémité dans une seconde plaque tubulaire (41'), caractérisé par le fait qu'il comporte, dans la première plaque (41), un premier ensemble d'espaces annulaires (46) et de canaux de mesure (47) suivant une première direction principale du réseau des tubes et, à l'intérieur de la seconde plaque tubulaire (41'), un second ensemble d'espaces annulaires (46') et de canaux de mesure (47') les reliant entre eux, dirigés suivant une seconde direction principale du réseau des tubes du faisceau, L'interstice entre les deux parois (42a et 42b) de chacun des tubes (42) étant en communication à l'une de ses extrémités avec un espace annulaire (46) dans la plaque (41) et à son autre extrémité avec un espace annulaire (46') dans la plaque (41'). 3. Dispositif de détection et de localisation de fuite suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les canaux de mesure (15, 17, 47, 47') ont une direction radiale par rapport aux tubes, c'est-à-dire passent par les axes ZZ' de ces tubes. 4. Dispositif de détection et de localisation de fuite suivant la revendication 1, dans le cas d'un faisceau constitué par des tubes (2) à simple paroi, caractérisé par le fait que les deux ensembles d'espaces annulaires (12, 14) et de canaux de mesure (15, 17) sont disposés à L'intérieur d'une même plaque tubulaire (1). 5. Dispositif de détection et de localisation de fuite suivant la revendication 1, dans le cas d'un faisceau constitué par des tubes (2) à sipte paroi, caractérisé par le fait que les deux ensembles d'espaces annulaires sont disposés L'un dans une première plaque tubulaire et l'autre dans une seconde plaque tubulaire, la localisation des tubes (2) présentant une fuite se faisant uniquement par ranaée. 6. Dispositif de détection et de localisation de fuite suivant L'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que les espaces annulaires (12, 14) sont constitués par une partie à diamètre élargi des trous (5) dans lesquels sont engagés les tubes (2). 7. Dispositif de détection et de localisation de fuite suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par te fait que tes espaces annulaires (12') sont limités par un élargissement diamétral du tube (32) à L'intérieur d'une partie élargie diamétralement du trou (35) traversant la plaque tubulaire (31) dans lequel est engagé le tube (32). 8. Dispositif de détection et de localisation de fuite suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que les espaces annulaires sont constitués par des interstices subsistant entre des parties à forte rugosité du tube (2) et/ou du trou (5) de la plaque tubulaire (1). 9. Dispositif de détection et de localisation de fuite suivant t'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que les espaces annulaires sont réalisés en usinant une gorge sur la surface externe du tube (2) dans la zone de ce tube (2) venant dans le trou (5) de la plaque tubulaire (1). 10. Dispositif de détection et de localisation de fuite suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les espaces annulaires (46) sont limités, à l'intérieur d'une partie élargie du trou (45) dans lequel est engagé le tube (42) à double paroi, par la partie supérieure de la paroi externe (42b) du tube (42) et par un rebord usiné à L'intérieur de la plaque tubulaire (41) limitant la partie élargie du trou (45). 11. Dispositif de détection et de localisation de fuite suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque espace annulaire (46) est limité, dans le trou (45) de passage du tube (42) ne comportant pas d'élargissement diamétral, par la partie supérieure de la paroi externe (42b) du tube (42) et par un élargissement diamétral du tube (42). 12. Dispositif de détection et de localisation de fuite suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque espace annulaire (46) est limité, dans un trou de passage (45) du tube (42), sans élargissement diamétral, par deux parties successives et écartées dans la direction de l'axe du tube, de la paroi externe (42b) du tube (42). 13. Dispositif de détection suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3 dans le cas où chaque plaque tubulaire (1) ne comporte qu'un ensemble de canaux, caractérisé par le fait que ces canaux sont usinés dans le plan de la fibre neutre de la plaque tubulaire (1). 14. Dispositif de détection et de localisation de fuite suivant L'une quelconque des revendications 1 à 13, dans le cas d'une plaque tubulaire constituée par deux plaques superposées (31a, 31b) ou (61au, 61b), caractérisé par le fait que les canaux (15'ou 67) sont constitués par des rainures usinées dans L'une des plaques (31a ou 61a) séparées par des parties en saillie assemblées de façon étanche à la surface de contact correspondante plane de l'autre plaque (31b ou 61b). 15. Dispositif de détection et de Localisation de fuite suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que les détecteurs (19, 21, 49, 49') sont reliés à des moyens de détermination et d'affichage permettant un repérage des tubes défectueux.

Inventors: LIBIN, BERNARD
Applicants: COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE, ELECTRICITE DE FRANCE SERVICE NATIONAL
Application year: 1984
Main classification: F22B37
IPC codes: F28F11, F22B37, F22B1, F28F9