BE620897A - - Google Patents

Description

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  DISPOSITIF EXTRACTEUR DE CHALEUR 
La chaleur fournit par un générateur de chaleur n'est pas toujours utilisable   directe mont   elle est le   plus   souvent transmise au dispositif utilisateur par l'intermé- diaire d'un fluide parcourant un dispositif extracteur de chaleur, 
C'est notamment le cas de la chaleur produite par les réacteur  nucléaires de puissance*.

   Dans ceux-ci, la cha- leur est extraite par un fluide qui traverse le coeur du- dit  réacteut   en   s'y   réchauffant, puis passe dans un échan- geur où il se refroidit en transmettant la chaleur récupé-   rée à   un dispositif utilisateur et retourne ensuite au réacteur, 
Le dispositif extracteur de chaleur comprend généra  lement un collecteur de fluide relativement froid maintenu à une température quasi uniforme) par lequel le fluide entre 

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 dans le coeur du réacteur, un collecteur de fluide   chaud   recevant aelui-ci à la  ortie du coeur, des échangeurs de chaleur transmettant la chaleur recueillie par le fluide au circuit d'utilisation et des soufflantes ou des pompes d'entrainement de la circulation du fluide. 



   Dans de tels dispositifs il est connu de brancher los échangours on parallèle entre le collecteur chaud et   @   un collecteur intermédiaire et les pompas ou soufflantes on parallèle entre ce collecteur intermédiaire et le calles- tour froid. Dans la pratique, par mesured'économie, plu- sieurs échangeurs sont   cependant   souvent reliés à une môme soufflante, sans collecteur intermédiaire   compléta   
Ces dispositifs classiques présentent toutefois un grave inconvénient, on ce qui concerne la sécurité vis- h-vis do l'explosion accidentelle d'un   e   leurs organes* Los larges communications reliant tous les organes analo- gues font que si une fuite importante se manifeste en une zone, le fluide sous pression s'échappe rapidement;

   les destructions mécaniques sont importantes ot, dans le cas   ..'un   réacteur nucléaire, le fluide   subsistant, à   une pros- sion qui décroit rapidementpeut être insuffisant pour permettre la mise à   l'arrêt   nucléaire du réacteur sans surchauffe dangereuse, notamment pour le combustible. 



   La présente invention concerne un dispositif extracteur de chaleur dans lequel le débit de fuite, surve- nant lors d'une rupture importante on une zone du disposi- tif sous pression, est réduit au minimum. 



   Ce dispositif extracteur do la chaleur d'un générateur est essentiellement   caractérisa   en ce qu'il comporta plusieurs collecteurs do fluide froid arrivant 

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 au générateur de chaleur, plusieurs collecteurs de fluide cNaud quittant le générateur, chaque collecteur de fluide froid étant relié à l'intérieur du générateur à un   collec-   teur de fluide chaud, des dispositifs d'échange extrayant la chaleur contenue dans le fluide chaud, des Moyens d'en- traînement du fluide en aval de chacun de ces dispositifs d'échange de chaleur et des canalisations reliant chaque collecteur de fluide chaud, après traversée d'au moins un moyen d'entrainement du fluide et d'un dispositif d'échange da   chaleur,

   à   un collecteur de fluide froid différent de celui auquel il est relié à travers le générateur* 
D'autres caractéristiques ressortiront d'ailleurs de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisa- tion d'un dispositif extracteur de chaleur selon l'inven- tion, donné à libre   d'exemple   non limitatif et représente au dessin. 



   La Fig. 1 représente schématiquement un dispositif extracteur de chaleur de type connu. 



   La Fig, 2 représente   schématiquement   un mode de   réali-   sation d'un dispositif selon l'invention. 



   La   Fig. 3   représente schématiquement une variante de réalisation de l'invention. 



   La Fig. 4 représente schématiquement une autre va. riante de réalisation de l'invention. 



   Le dispositif représenta sur la Pige 1 comporte un générateur de chaleur 1, par exemple un coeur de réac. teur nucléaire, un   collecteur   2 de fluide chaud appelé "collecteur chaud" venant du   coeur*   1 dans lequel se produit une égalisation   de   température entre les débits partiels pro- venant des divers canaux, des échangeurs de chaleur 3 relies 

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 au collecteur 2 chacun par une canalisation 9, un collée  teur intermédiaire   4   recevant le fluide , la sortie des échangeurs3, des soufflantes 5 commandant la circulation du fluide et un collecteur 6 appelé *collecteur froid" pour le fluide relativement froid retournant au réacteur par une canalisation 12.

   Chaque échangeur 3 est muni d'une vanne amont 10 et d'une vanne aval 11, de façon à permettre son isolement en cas do fonctionnement anormal ou de panne. 



   Les soufflantes 5 peuvent également Être isolées du collecteur 4, si nécessaire, grâce   4 une   vanne 8. Toute possibilité de retour du fluide du collecteur froid 6 à la soufflante 5 est supprimé au moyen d'un clapet ani-retour 7. 



   Les dispositifs de ce genre permettent d'isoler les échangeurs ou les soufflantes qui sont en panne, sans que le fonctionnement de l'ensemble soit considérablement modifié. 



   Un inconvénient en matière de sécurité est toutefois inhérent à de tels dispositifs. En effet, lorsqu'il so pro- duit une fuite en un point quelconque des canalisations,tout le fluide sous pression tend à s'échapper vers l'extérieur en empruntant les collecteurs 2, 4 ou 6, c'est-à-dire des trajets assez directs et do forte section* S la fuite est importante, la pression dans le générateur baisse rapidement; il peut on résulter dos dommages mécaniques ou thermiques et des risques nucléaires considérables, 
Le dispositif, objet do 1'invention, supprime cet inconvénient et permet do réduire la plus possible le débit do fuite.

   Comme le montre la Fig. 2 ce dispositif comporte, do part et d'autre d'un générateur do chaleur 21, plusieurs "collecteurs froids" 22a, 22b, 22C... et plusieurs 

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 "collecteurs   chaud.-     23a,   23b, 23c.... Des canalisations 24a relient le premier collecteur chaud 23a à un échangeur de chaleur 25a   et \ une   soufflante 26a puis au second collecteur froid 22b. 



   De même des canalisations 24b   reliant   le   collec.   teur chaud 23b, un échangeur 25b et une soufflante   26b   pour aboutir au collecteur froid 22c et ainsi de suite jusqu'au retour au premier collecteur froid 22c. 



   En   amont   des échangeurs 25c, 25b, 25c, les canali- cations 24a, 24b, 240, portent chacune une   vanne   27. Entre cette vanne et les collecteurs chauds un conduit 28 muni de vannes 29 normalement formées relie les canalisations entre elles. Chaque échangeur peut être ainsi isolé du circuit général tandis qu'on met en communication les canalisations qui s'y raccordent avec celles d'un ou plusieurs autres   échangeras    La sortie de chaque soufflante 26a, 26b, 26s est munie d'un clapet anti-retour 30. Un conduit du by-pass 31 portant un clapet automatique 32 est placé en parallèle avec chaque soufflante 26.

   En aval de celles-ci un conduit 33 muni de vannes 34 normalement fermées relie les canalisations 24a, 24b et 24e et permet de faire communiquer les collecteurs froids   22a,   22b, 22c, 
En fonctionnement normal, l'ensemble du fluide chauffé par le générateur de chaleur 21 parcourt successive- ment les différentes "boucles" ou ensembles collecteur chaud, échangeur. soufflante, collecteur   froid   et retour au généra- teur. 



     Le   dispositif représenté no comporte que trois "boucles", mais ce   nombre   n'a été donné qu'à titre d'exemple. 



  En fait, il peut varier et est déterminé par les caractéristi- ques du dispositif* 

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Si une soufflante tombe en panne, elle continue à tiré traversée par un débit un peu inférieur   au   débit normal, grâce à   1' impulsion   donnée par les autres souf-   flantes.   La conduite de by-pass 31 diminue toutefois les portos de charges au passage de la soufflante et facilite son   arrêt.   



   Si un échangeur, 25a par exemple, est détérioré, la vanne 27 permet sa mise hors circuit.   Le   collecteur chaud 23a est alors relié à d'outrée échangeurs, par exem- ple,  par   ouverture de la   vanne   29, à l'échangeur 25b, tandis qui le collecteur froid 22b est relié au collecteur froid 22c par ouverture d'une vanne 34. Une telle manoeuvre per- met de continuer à absorber la chaleur pondant la mise à l'arrêt du générateur. 



   En cas de   fuito   en un point quelconque du disposi- tif, le débit de fuite est diminué par rapport à la disposi- tion de la Fig, 1. En effet lors d'une rupture importante, par exemple entre le collecteur chaud 23c et   l'échangour   25c, le fluide qui se trouve à ce moment, par exemple, dans le générateur entre les collecteurs 22b et 23b doit traverser un grand nombre d'appareils avant de   déboucher k   l'air libre; il on résulte des pertes de charge qui limitant la valeur du débit de fuite.

   Ce débit peut être réduit à une valeur très faible en augmentant le nombre de boucles; En effet, plus grand est le nombre de bouclée, plus faible est lo débit qui passe normalement dans chacune d'elles, plus grandes sont les pertes de charge par boucle pour un débit donné de fuite et plus grand est le nombre   d'appareils   qui doivent être   traversé*   en   moyenne   par une molécule do fluide on   en*   de fuite. Le danger de détérioration mécanique peut 

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 donc être considérablement réduit.

   On peut, de plus, facilement utiliser ce dispositif dans un réacteur nu-   claire   de puissance avec un nombre de boucles tel que le fluide subsistant en cas do fuite soit, dans la généra- lité dos cas, suffisant pour   peruettre   la mise à l'arrêt nu- cléaire du réacteur. 



   Les différents collecteurs chauds sont générale- ment à la même température, ainsi que les collecteurs froids, mais on peut créer des sonos de températures différentes, à condition que le débit par boucle soit toujours le môme. 



   Selon une variante de réalisation, une conduite d'équilibrage 35 munie de vannes 36 relie, en aval des échangeurs, toutes les soufflantes entre elles. De plus dos vannes 37 portées par les canalisations   24a,   24b, 24c entré les échangeurs et la conduite 35 permettent do faire fonc.. tionner la soufflante d'uno   "bouclo"   dont l'échangeur do chaleur est arrêté, 
On peut également désirer que la puissance du réacteur ne soit pas diminuée quand on arrête une   soufflan-   te.

   Une solution consiste . faire fonctionner normalement les soufflantes a une fraction seulement de leur   puissance   possible, et à   accélérer,   en cas de panne de l'une d'elles, celles qui restent en lignât Dans le cas de la   Fig* 2   par exemple, on réglera normalement les soufflantes, pour qu'elles donnent chacune le débit nominal avec   une surpres-   sion égale aux doux tiers de la surpression possible pour   ,le   môme   débit..'   
Ce résultat pourrait encore être amélioré en montant des soufflantes   supplémentaires   en série sur certaines 

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 boucles.   On   a représenté schématiquement sur la.

   Fige 3 un exemple d'une telle réalisation dans lequel doux   soufflan-   tes 26a et 38 sont   montées   en série entre   l'échangour     25a   et lu collecteur froid 22b,   le.   seconde boucle ne supportant qu'une seule soufflante 26b. 



   On réglera évidemment les soufflantes pour qu'on aucun cas elles ne donnent lieu à un débit instable par effet dit   "de   pompage", 
Selon une autre variante de réalisation, lorsque la montée en puissance d'une soufflante ot do son moteur domande un temps assez court,, on peut se contenter   de   dis- poser   d'une   soufflants do secours   à     l'arrêt,   éventuellement maintenue on   température.   On pourra alors utiliser le monta- go do la Pig. 4. L'entrée de la soufflante do secoure 39 est reliée aux entrées des soufflant as 26a et 26b par les con- duites vanéus 40 et   41   et à leurs   sorties   par les   conduite*   Tannées 42 ot 43.

   Si la soufflante   26a   par exemple tombe on panne, on mot la soufflante de secours 39 on marche et on ouvre les   vannes     40   et 42. 



   D'autres modifications pourraient d'ailleurs être apportées aux modes de réalisation préférés do l'invention décrits à titre d'exemples sans sortir du cadre de   l'inven-   tion. 



   Le générateur de chaleur est de préférence le   coeur   d'un réacteur nucléaire de puissance et notdmment d'un réacteur tel que les diverses zones chauffantes dit coeur puissent   aisément   supporter des pressions différentes; il on est ainsi du type dit "à 'tubes de   force**   où chaque canal actif est contenu dans un tube résistant à la pleine pression du fluide extracteur de chaleur; il est bien entendu que le dispositif extracteur de chaleur   objet   de   1'invention.peut.   être utilisé avue dos générateurs de tout typo approprié.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif extracteur de la chaleur d'un générateur caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs collecteurs de fluide froid arrivant au générateur de chaleur, plusieurs collecteurs de fluide chaud quittant le générateur, chaque collecteur de fluide froid étant relié 4 l'intérieur du générateur à un collecteur de fluide chaud, des dispositifs d'échange extrayant la chaleur contenue dans le fluide chaud, ces moyens d'en. tratnement dr fluide en aval de chacun de ces dispositifs d'échange de chaleur et des canalisations reliant chaque collecteur de fluide chaud après traversée d'au moins un moyen d'entraînement du fluide et d'un dispositif d'échan- ge de chaleur à un collecteur de fluide froid différent de celui auquel il est relié à travers le générateur.

   2 ) Dispositif extracteur suivant la revendica- tion 1 dans lequel chaque canalisation est munie d'au moins une vanne d'isolement de l'échangeur de chaleur, @ 3 ) Dispositif suivant la revendication 1 dans lequel chaque canalisation comporte une dérivation de by-pass des moyens d'entraînement du fluide, 4 ) Dispositif suivant la revendication 1 dans lequel une pompe d'entraînement du fluide est montée sur chaque canalisation en aval de l'échangeur de chaleur, 5 ) Dispositif suivant la revendication 1 dans lequel une soufflante d'entraînement du fluide est Dont'. sur chaque canalisation en aval de l'échangeur do chaleur* 6 )

   Dispositif suivant la revendication 1 dans' lequel plusieurs soufflantes d'entratnement du fluide sont montées sur certaines canalisations en aval de l'échangeur. <Desc/Clms Page number 10>

   7 ) Dispositif Mirant la revendicntion 1 dans lequel les différente collocteura une môme température sont re- liée par une canalisation munie do vannes.