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Le brevet principal n 555.598 décrit et revendique des instal- lations de production de force motrice qui sont particulièrement utiles lorsque de grandes quantités de chaleur à des températures relativement basses sont disponibles pour chauffer et évaporer de l'eau ou un autre liquide et parfois pour donner un certain degré de surchauffe à la vapeur produite.
Dans ces installations de production de force motrice, la cha- leur est utilisée pour produire de la vapeur et une des caractéristiques des installations de production de force motrice suivant le brevet prin- cipal est que la vapeur est surchauffée par des gaz de combustion avant de passer à la turbine.Les gaz de combustion sont fournis par un dispo- sitif fonctionnant à une pression plus élevée que la pression atmosphé- rique et passent après surchauffe de la vapeur, à une turbine à gaz dans laquelle la puissance est utilement récupéréee
Le brevet principal mentionnait que de grandes quantités de cha- leur sont disponibles dans l'agent'refroidissant sortant d'un réacteur nucléaire, et il y était décrite avec référence particulière à la figure 2,
une installation de production de force motrice dans laquelle un ré- acteur nucléaire était refroidi par une circulation d'anhydride carboni- que, de la chaleur étant extraite de ce gaz, dans un générateur de va- peur, par échange de chaleur avec l'alimentation d'une turbine. Après évaporation dans le générateur, l'alimentation était surchauffée par des gaz de combustion à une pression supérieure à la pression atmosphérique avant de passer à une turbine.
L'échappement de cette turbine passait à un condenseur et le condensat était recirculé vers le générateur de vapeuro Après avoir surchauffé la vapeur, les gaz de combustion passaient à une turbine à gazo
Pour pomper des gaz, il faut que la température de ces gaz pas- sant dans la pompe soit maintenu relativement basse de manière à limiter l'énergie de pompage absorbée par les souffleries et par conséquent, pen- dueo Le générateur de vapeur dans l'appareil décrit dans le brevet prin- cipal comprenait à cet effet une série d'échangeurs de chaleur dans les- quels l'anhydride carbonique passait tour à tour de sorte qu'après avoir passé dans le dernier des'échangeurs de chaleursa température était bassePour que la température à laquelle le gaz sort du dernier échan- geur de chaleur soit basse,
il était cependant nécessaire d'assurer que le fluide qui le refroidit par échange de chaleur, c'est-à-dire l'échap- pement de la turbine, entre dans l'échangeur de chaleur à une température basseo L'échappement de la turbine devait, jusqu'à présent, être refroi- di à une basse température dans le condenseur et la chaleur extraite de l'échappement était complètement perdue.
L'appareil décrit avec référence à la figure 2 du brevet prin- cipal peut être utilisé, peu importe que l'agent refroidissant du réac- teur soit un gaz ou de l'eau, mais lorsque l'agent refroidissant est de l'eau, comme dans le type de pile nucléaire appelé à eau bouillante ou à eau sous pression, l'efficacité de l'installation de production de force motrice est relativement faible,et un but de la présente invention est de procurer une installation de production de force motrice cômportant un réacteur nucléaire refroidi à l'eau dans lequel la chaleur de l'eau sortant du réacteur pùisse être utilisée avec plus d'efficacité qu'il n'est pos- sible de le faire avec l'appareil décrit avec référence à la figure 2 du brevet principale
Conformément au présent perfectionnement,
dans une installation de production de force motrice suivant la revendication 6 du brevet
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principale le réacteur nucléaire est refroidi à l'eau, un échangeur de chaleur est intercalé entre la turbine qui reçoit la vapeur du généra- teur de vapeur, et le générateur de vapeur, de manière que l'échappement recirculé de la turbine au générateur de vapeur passe par l'échangeur de chaleur, et l'échangeur de chaleur est relié à la turbine de manière que l'échappement passant par 1 échangeur-.de chaleur soit chauffé par de la vapeur prélevée de la turbine.
Cette installation de production de force motrice tire avantage du fait qu'en pompant des liquides, l'énergie de pompage est largement indépendante de la température du liquide de sorte que l'alimentation du générateur de vapeur peut être pompée efficacement même si la tempé- rature d'alimentation est proche du point d'ébullition.
Cette installation donne non seulement les avantages résultant de ce que le liquide arrive au générateur de vapeur à une température proche du point d'ébullition, mais étant donné que les matériaux dont sont faites les piles sont tels qu'ils limitent la température de sortie de la vapeur à environ 375 C, les avan- tages exposés dans le brevet principal, résultant de ce que la surchauf- fe est produite au moyen de gaz de combustion, sont également maintenuso
A titre d'exemple, deux formes de réalisation de l'invention seront maintenant décrites avec référence aux deux figures du dessin an- nexé, dans lesquelles une installation de production de force motrice comportant un réacteur nucléaire refroidi à l'eau est représentée sché- matiquemento
Sur la figure 1,
une pile à eau bouillante 10 est refroidie par de l'eau mise en circulation par une pompe 12. Après avoir passé dans la pile, l'eau passe dans un générateur de vapeur à échangeur de chaleur 11 et retourne à la pompe 12 pour être recirculéee
Dans l'échangeur de chaleur 11, le liquide refroidissant chauffe l'eau amenée d'un corps d'eau 14 et sort à travers la zone vapeur du corps 14 pour aller par le conduit 16 au surchàuffeur 18. Comme décrit en détail dans le brevet principal, le surchauffeur 18 est alimenté de gaz chauds engendrés à une pression supérieure à la pression atmosphérique dans une chambre de combustion 19, l'air de combustion étant amené à la chambre 19 par des compresseurs du type à piston libre fonctionnant en parallèle, comme indiqué dans l'ensemble en 20.
Si, au lieu d'utiliser directement des gaz fournis par la batterie de compresseurs à piston libre comme fluide chauffant, on veut avoir du liquide chauffant à une tempé- rature plus élevée, les gaz peuvent être amenés comme air comburant à une chambre de combustion dans laquelle est brûlé un combustible appro- priéo Il est clair que la compression dans le cycle du gaz peut être obtenue par un compresseur de tout genre approprié.
Les gaz de combustion quittant le surchauffeur 18 passent à la turbine à gaz 21 dans laquelle ils se détendent.
La vapeur surchauffée quittant le surchauffeur 18 passe à la turbine à quatre étages 17 qui est d'un type conventionnelo L'échappement de la turbine 17 est condensé dans le condenseur 24 et l'eau condensée est amenée par une pompe 25, en passant dans les trois échangeurs de cha- leur 23, à la pompe 26.
Cette pompe 26 mène l'eau condensée dans les échangeurs de chaleur à haut,* pression 27 en passant par le conduit 15 d'où elle entre dans le réservoir d'eau 140 Les trois échangeurs de cha- leur 23 sont reliés par des conduits de prélèvement 22 aux trois derniers étages de la turbine 17, l'échangeur de chaleur dans lequel le conden- sat passe en premier lieu étant relié à l'étagé le plus froid, et les deux autres échangeurs de chaleur aux étages progressivement plus chauds,
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tandis que l'échangeur 27 est relié par un conduit de prélèvement 28 au pre- mier étage de la turbine 17.
L'eau revenant du condenseur 24 à l'échan- geur de chaleur 11 passe par conséquent successivement dans des échan- geurs de chaleur de températures croissantes de manière à atteindre l'é- changeur de chaleur 11 à une température très proche du point d'ébulli- tiono
Le nombre de prélèvements faits à la turbine 17 peut être plus élevé ou moindre que quatre,, selon la construction de l'installation de production de force motrice et le procédé suivant lequel elle doit fonctionnero L'avantage de prélever de la vapeur est que la vapeur pré- levée est utilisée plus efficacement que la vapeur passant à l'échappe- ment à l'extrémité de la turbine, étant donné que la chaleur de conden- sation de la vapeur prélevée est utilisée.
L'efficacité d'utilisation de la vapeur prélevée de la turbine et entrant dans un échangeur de chaleur peut être supérieure à 80% tandis que l'efficacité d'utilisation de la vapeur entrant dans la turbine et passant dans celle-ci vers l'é- chappement ne peut pas dépasser plus de 30%.
L'appareil décrit jusqu'à présent convient spécialement lorsque la pression jusqu'à laquelle la vapeur surchauffée peut être portée doit être limitée à une valeur relativement basse, 30 à 40 atmosphères, par exemple. Si la température à laquelle cette vapeur est portée de l'ordre de 550 C, les conditions existant sont comparables à celles de la partie basse pression des installations thermiques modernes produisant de la force motrice de 1 ordre de 1000000 kilowatts. La vapeur peut se détendre dans la turbine sans attendre un degré intolérable d'humidité, à une pression à laquelle elle est propre à être condensée.
Mais si des pres- sions.de surchauffe de l'ordre de 100 atmosphères peuvent être atteintes à une température de 550 C, il est souhaitable de rechauffer la vapeur a- près détente à une pression de l'ordre de 30 atmosphères pour éviter l'humidité de la vapeur. L'installation représentée sur la figure 2 in- dique comment l'appareil de la figure 1 est modifié pour utiliser de la vapeur à pression plus élevée.
Dans cette installation;, de la vapeur sort du réservoir de va- peur 14 à une pression de 100 à 150 atmosphères et s'écoule par le con- duit 31 du surchauffeur 180 dans lequel sa température est élevée jusqu' à environ 5500C. Du surchauffeur l80y elle est conduite à l'étage I de la turbine 170 et sort à une pression d'environ 30 atmosphères. Elle est amenée au surchauffeur 180 par le conduit de vapeur 30 et le traverse par le conduit 320
En passant dans le surchauffeur 180, la température de la vapeur est ramenée à 550 C. Du surchauffeur 180, la vapeur passe par les étages II, III IV de la turbine 17. Dans l'installation de production de force motrice représentée sur la figure 29les prélèvements sont faits uni- quement des étages II, III et IV de la turbine.
Le condensat du conden- seur 240 est envoyé par la pompe 250, en série dans les échangeurs de chaleur 230 chauffés par la vapeur prélevée des étages III et IV respec- tivement De ces échangeurs de chaleur, 1 eau d'alimentation est pompée par une pompe 260 dans 1'échangeur de chaleur à haute pression 270, chauffé par la vapeur prélevée de 11 étage II de la turbine par le passage 280.
REVENDICATIONS.
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