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Monsieur le ministre,
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Nous rri''r,:r;t 't ia ce :; n.". 'le brevet, introduite le \f; (1!;;.'tb'ÙQ6? tU' no 1.1'(: en ,1 "Ut-: 1..' société dite FúS'['l# ... ' Lk B 3 , i. L't'I'J? ur : "l'(:rf'('ctJr'l1(:'int :r r", ort r:s :'..1Y généra- teurs 11e valeur U tubes d'CéU" rn<<. .\vun.j 1'7rcI:7rur d-. vous si.n:lar flué 1 ' rcct!.fïcrl,r:: ;J':';1,r.9 "tvr':ic'1; 'trr' r::,- port''us m n' Mira "'CCr: ! * !. #/#,o;<" i l'a,; ui de cette tlf".1â11Ci3' : Pape 4, li'ne ?6, lire: " " !,c e,.}J 0!1!1C de ;(JJ1 t.0C 26 " eu liru do : " Lu -ubt- /t<4 " Pago 4, 1i 'n 3 , 1.
Lre ; " 1< t: lt,t : 24 rut an Hou de : " 1" r, tubes F\<J1II':r...t(urs de va- ocur :'6 Il Nous vous rion.-- ## > nL. v.muluir 1';.).trl """ll"xe1' la ; ré- sente lettre roctll'lcri tlvr ,n ''.-: '-r io la di' ,-.ndu n" brevet pour valoir ,.'..i'fl .:O #:c dr-Lf. tt ,,1;:'. ;' :;'7F CU. "n; in uit, jointe ;1 toute co;'ic du t.T'C :'" " L ..' -, #'(#.-.
Avec 1"'.0:; .'; .n'f:. ;. -'e c: -, - . ,1 .-,'::, voullL<;2 -frer, Monsieur le ,.,1n1 tre, 1 ':..-. "1',::(., t ,:.ru tr-s ""'1..' C'.--..n;ôid6..
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ration.
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Perfectionnanents apportés aux générateurs de vapeur à tubes d'eau.
La présente invention concerne des générateurs de va- peur à tubes d'eau dans lesquels le fluide de chauffage peut être -,agent de refroidissement primaire d'un réacteur nucléaire.
La conception de ces générateurs vise, entre autres à procurer le maximum de surface chauffante dans un volume minimum, afin de dimiuner le volume total pour une puissance donnée et de simplifier mutant que possible la fabrication et la construc- tion qui, eu liard aux exigences essentielles, sont nécessairement assez compliquées*
L'invention a été mise au point en tenant compte de ces considérations.
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.il. générateur de vapeur suivant l'invention conprend une enveloppe cylindrique verticale dans laquelle le fluide de chauffage est mis en circulation et qui contient une colonne de descente coaxiale et des tubes générateurs de vapeur ayant la tome de conduites de montée raccordées à la adonne de descente à leurs extrémités inférieures et communiquant avec un ballon de vapeur et d'eau qui surmonte l'enveloppe à l'extrémité supérieure de la colon* ne de descente et qui contient des moyens pour séparer l'eau de la vapeur qui lui est amenée par les conduites de montée,
l'enveloppe contenant également des tubes surchauffeurs qui la tapissent inté- rieurement et qui entourent les tubes générateurs de vapeur qui re- çoivent la vapeur sèche du ballon et la font descendre vers une sortie de vapeur finale*
Cette disposition des tubes surchauffeurs est avanta- geuse parce qu'un grand nombre de ces tubes peut être prévu sans augmenter notablement le diamètre de 1* enveloppe
Le ballon peut être raccordé aux tubes surchauffeurs par un passage annulaire formé autour de la colonne de descente à son extrémité supérieure,
et le ballon est également de préférence raccordé aux conduites de montée par une colonne de montée collec- trice annulaire située entre la colonne de descente et le passage annulaire raccordant le ballon aux tubes surchauffeur** Cet agence,- ment offre l'avantage important de ne nécessiter qu'un seul perce ment de l'extrémité supérieure de l'enveloppe* bi, dans cette réalisation les moyens séparateurs d'eau dans le ballon sont enfermés par Une enicane qui délimite avec le ballon un passage pour la vapeur sèche passant aux tubes surchauffeurs, il n'est pas nécessaire de prévoir des liaisons exté- rieures entre le ballon et l'enveloppe.
Les chicanes du ballon ont ainsi l'avantage que l'enveloppe du ballon est chauffée de façon égale par la vapeur pendant la mise en route du générateur de va- peur*
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La sortie de vapeur surchauffée a de préférence la forme d'un prolongement du tube formant la colonne de descente,, parce que cette disposition permet de garantir un accès à l'intérieur de la sortie de vapeur, Si, comme c'est de préférence le cas, la colonne de descente est libre de se dilater et de se contracter indépendam- ment de l'enveloppe, la sortie de vapeur doit être capable de se dilater et de se contracter avec la colonne de descente et, par con- séquent, afin d'empêcher toute fuite du fluide de chauffage à l'ex- térieur de l'enveloppe,
un joint d'étanchéité flexible est prévu entre la sortie et l'enveloppe* Comme la vapeur surchauffée peut être à une température élevée, le joint d'étanchéité flexible est de préférence agencé de façon à ne pas venir en contact avec la vapeur surchauffée.
Un exemple d'un générateur de vapeur suivant l'inven- tion est représenté dans le dessin annexé qui est une coupe vertica- le plus ou moins schématique du générateur.
Le générateur de vapeur représenté dans le dessin com- prend une enveloppe cylindrique 10 comportant une entrée 12 et une sortie 14 pour un fluide de chauffage qui peut *être un liquide pro- pre à température élevée provenant du circuit primaire d'un réacteur nucléaire.
L'envelope contient une colonne de descente 16 coaxia- le qui part d'un ballon de vapeur et d'eau spnérique 18. Un banc de tubes générateurs de vapeur entoure la colonne de descente, ces tubes étant chauffés par le fluide de chauffage qui traverse l'en- .eloppe.
Chaque tube dans .Le banc générateur de vapeur a la òr. me d'Il±le. conduite de montée comprenant un tube d'entrée 20, un tube de sortie 22 et un faisceau de tubes intermédiaires 24* Les tubes d'entrée 20 sont soudes à la colonne de descente 16 à leurs extrémi- tés inférieures et communiquent avec celle-ci et les tubes de sortie 22 communiquent avec une colonne de montée annulaire 26 aboutissant au ballon de vapeur et d'eau 18 et sont soudés à sa paroi,
Les tu- bes générateurs de vapeur sont de préférence assemblés comme dé-
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crit en détail dans un brevet belge de la demanderesse de même date intitulé "Perfectionnements aux générateurs de tapeur 4 tubes d'eau., en faisceaux qui sont raccordée à ces collecteurs circulai- res ou polygonaux disposés en quinconce pour assurer une circula- tion libre du fluide de chauffage*
En fonctionnement,
de l'eau d'alimentation est introdui te dans le ballon de vapeur et d'eau 18 par une entrée 28* Elle est déchargée dans la colonne de descente 16 par une couronne de dis- tribution 30* La colonne de descente 16 est fermée à son extrémité inférieure de sorte que l'eau sort de l'extrémité inférieure par les tubes d'entrée u des conduites de montée. Un mélange de vapeur et d'eau est refoulé des tubes de sortie des conduites de montée dans la colonne de montée collectrice annulaire 26 entourant la colonne de descente et ainsi dans le ballon ae vapeur et d'eau.
Dans ce bal- lon, le mélange est séparé dans des séparateurs centrifuges 32, la vapeur ainsi séparée étant passée à des sécheurs 34 avant de sortir par une sortie de vapeur saturée 36 et l'eau étant renvoyée à la colonne de descente 16.
Les éléments intérieurs du ballon de vapeur et d'eau, c'est-à-dire la couronne de distribution d'eau 30, les séparateurs 32 et les séeneurs 34 sont enfermés par des chicanes 38 qui délimi- tent avec l'enveloppe du ballon un passage 40 pour la vapeur qui sort du sécheur. Ce passage 40 qui est délimité par l'enveloppe du ballon aboutit à un passage ou un espace annulaire 42 limité par la paroi extérieure de la colonne de montée collectrice 26 et un tube 44.
Le tube 44 est perforé et des tubes 46 qui servent à sur- chauffer la vapeur et qui descendent dans l'enveloppe 10 tout près de sa paroi intérieure y sont soudés par rapprochement. Les tubes surchauffeurs qui peuvent être disposés en plusieurs rangées forment un cylindre entourant étroitement les tubes générateurs de vapeur 26 Un grand nombre de tubes surchauffeurs peut être prévu sans élargir notablement le diamètre de l'enveloppe, La construction des tubes surchauffeurs est de préférence identique à celle, des tubes généra-
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générateurs de vapeur, comme le Montre le dessin
Il est à remarquer qu'il n'existe aucune tuyauterie extérieure reliant le ballon de vapeur et d'eau à l'enveloppe.
bi cet- te tuyauterie était prévue, de grandes boucles de dilatation seraient nécessaires et la compacité de l'installation en souffrirait. Corne le passage de vapeur 40 est limité par l'enveloppe du ballon, cette enveloppe est amenée à sa température de travail rapidement et uni- formément lorsque l'installation est mise en marche.
La présence du passade de vapeur annulaire 42 contribue beaucoup à la compacité de l'installation et évite la nécessité de ménager plusieurs ouvertures dans l'extrémité supérieure de l'en- veloppe pour recevoir la colonne de descente 16, la colonne de mon- tée collectrice 26 et le passage de valeur. Il simplifie également le support du ballon de valeur et d'eau par l'enveloppe 10.
A leurs extrémités inférieures, les tubes surchauffeurs
46 sont orientés vers l'intérieur et sont soudés à un tube 48 qui est un prolongement de la colonne de descente 16. Comme le montre le dessin, qui représente la forme d'exécution préférée, le tube 48 est un prolongement n'une pièce de la colonne ae descente 16 qui est fermée par un clapet ou un obturateur 50 qui peut être ouvert ou en.! levé lorsqu'on le désire, par exemple si un tube générateur s'est brisé et si son extrémité doit être bouchée, Les tubes surchauffeurs communiquent avec le tube 48 par des trous aménagés dans la paroi de ce dernier et la vapeur surchauffée est soutirée de l'extrémité inférieure du tube.
Le tube de sortie de vapeur 48 traverse l'extrémité in- férieure de l'enveloppe. Couine, dans la réalisation représentée, la colonne de descente est libre de se dilater et de se contracter indépendamment de l'enveloppe, la sortie 18 duit pouvoir se dépla- cer axialement avec la dilatation et la contraction de la colonne de descente et un joint de dilatation doit être prévu entre la co- lonne et l'enveloppe afin d'empêcher toute fuite du fluide de chauf- fage de l'enveloppe.
A cet effet, dans l'exemple représenté dans le dessin, un soufflet 52 est placé entre le tube 48 et l'enveloppe.
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il est important de noter que, eome 3,e tube 48 traverse l'extrémité de l'enveloppe, le soufflet peut être agencé de façon. ne pas être soumis à la pression de la vapeur.
Il est Soumis d'en coté à la près' .ion régnant dans l'enveloppe qui peut être Modérée, par exemple de
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270 livres/pouce carré (20 kg/=;e) et peut titre soumis de l'autre coté à la pression atmosphérique en prévoyant une douille coulissa * te 60 comportant des rainures ou l'équivalent dans sa surface inté- rieure.
Le générateur de vapeur peut être supporté au lieu d'utilisation de n'importe quelle façon appropriée, pourvu qu'une aisance suffisante existe entre le fond de l'enveloppe et le
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sol pour que la sortie ab vapeur finale 49 puisse se dilater, là-lagencemeut décrit plus haut convient parfaitement pour un ballon de vapeur et d'eau ophâriquo mais ce ballon peut, si on le désire être remplace par un ballon aylindrique classique dont
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l'axe est Horizontal ou de préférence1 vertical.
A titre d'exemple typique, un générateur de vapeur sui- vant l'invention peut comporter une colonne de descente d'environ 14 pouces (35 cm) de diamètre dans une enveloppe d'environ 50 pieds
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de longueur (15 m) et de 8 pieds de diamètre (2,4 z)e L'enveloppe peut contenir par exemple SUOU tubes générateurs de vapeur dt 3/8 pouce (y, 5 sua) a* diamètre extérieur et 14 Jû tubes surchauffeurs du même diamètre.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Minister,
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We rri''r,: r; t 't ia ce:; n. ". 'the patent, introduced on \ f; (1! ;;.' tb'ÙQ6? tU 'no 1.1' (: en, 1" Ut-: 1 .. 'company known as FúS' ['l # ... 'Lk B 3, i. L't'I'J? Ur: "l' (: rf '(' ctJr'l1 (: 'int: rr", ort r: s:' .. 1Y will generate - teurs 11th value U tubes d'CéU "rn <<.. \ vun.j 1'7rcI: 7rur d-. you si.n: lar flow 1 'rcct! .fïcrl, r ::; J': '; 1, r.9 "tvr ': ic'1;' trr 'r ::, - port''us mn' Mira" 'CCr:! *!. # / #, O; <"i a ,; ui of this tlf ".1â11Ci3 ': Pope 4, li'ne? 6, read:" "!, ce,.} J 0! 1! 1C de; (JJ1 t.0C 26" eu liru do: "Lu - ubt- / t <4 "Pago 4, 1i 'n 3, 1.
Lre; "1 <t: lt, t: 24 rut an Hou de:" 1 "r, tubes F \ <J1II ': r ... t (urs de va- ocur:' 6 Il Nous rion you .-- ## > nL. v.muluir 1 ';.). trl "" "ll" xe1' la; present letter roctll'lcri tlvr, n '' .-: '-r io la di', -. ndu n " patent to be worth,. '.. i'fl.: O #: c dr-Lf. tt ,, 1 ;: '. ; ' :; '7F CU. "n; in uit, attached; 1 any co; 'ic of t.T'C:'" "L .. '-, #' (# .-.
With 1 "'. 0 :;.'; .N'f :.;. -'Ec: -, -., 1 .-, '::, wantedlL <; 2 -frer, Sir,., 1n1 tre , 1 ': ..-. "1' ,: :(., T,:. Ru tr-s" "'1 ..' C '.-- .. n; ôid6 ..
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ration.
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Improvements made to water tube steam generators.
The present invention relates to steam generators with water tubes in which the heating fluid can be the primary coolant of a nuclear reactor.
The design of these generators aims, among other things, to provide the maximum heating surface in a minimum volume, in order to reduce the total volume for a given power and to simplify as much as possible the manufacture and construction which, in view of the requirements. essential, are necessarily quite complicated *
The invention has been developed taking these considerations into account.
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.he. steam generator according to the invention comprises a vertical cylindrical casing in which the heating fluid is circulated and which contains a coaxial downpipe and steam generator tubes having the volume of riser pipes connected to the downcomer at their lower ends and communicating with a balloon of steam and water which surmounts the envelope at the upper end of the descent column and which contains means for separating the water from the steam which is brought to it by the risers,
the casing also containing superheating tubes which line it inside and which surround the steam generator tubes which receive the dry steam from the flask and lower it to a final steam outlet *
This arrangement of the superheater tubes is advantageous because a large number of these tubes can be provided without significantly increasing the diameter of the casing.
The balloon can be connected to the superheater tubes by an annular passage formed around the downpipe at its upper end,
and the flask is also preferably connected to the riser pipes by an annular collector riser located between the downpipe and the annular passage connecting the flask to the superheater tubes ** This arrangement offers the important advantage of require only one piercing of the upper end of the casing * bi, in this embodiment the water separating means in the balloon are enclosed by an enicane which delimits with the balloon a passage for the dry steam passing to the superheater tubes, it is not necessary to provide external connections between the tank and the casing.
The balloon baffles thus have the advantage that the balloon envelope is heated evenly by the steam during the start-up of the steam generator *
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The superheated steam outlet is preferably in the form of an extension of the tube forming the downpipe, because this arrangement ensures access to the inside of the steam outlet, Si, as is preferably if this is the case, the downpipe is free to expand and contract independently of the casing, the vapor outlet must be able to expand and contract with the downpipe and, therefore, in order to prevent any leakage of the heating fluid outside the casing,
a flexible seal is provided between the outlet and the casing. As the superheated steam can be at an elevated temperature, the flexible seal is preferably arranged so as not to come into contact with the superheated steam.
An example of a steam generator according to the invention is shown in the accompanying drawing which is a more or less schematic vertical section of the generator.
The steam generator shown in the drawing comprises a cylindrical shell 10 having an inlet 12 and an outlet 14 for a heating fluid which may be a clean high temperature liquid from the primary circuit of a nuclear reactor.
The casing contains a coaxial descent column 16 which starts from a balloon of steam and spneric water 18. A bank of steam generating tubes surrounds the descent column, these tubes being heated by the heating fluid which crosses the envelope.
Each tube in. The steam generator bench has the òr. me of Il ± le. riser pipe comprising an inlet tube 20, an outlet tube 22 and a bundle of intermediate tubes 24 * The inlet tubes 20 are welded to the downpipe 16 at their lower ends and communicate with the latter and the outlet tubes 22 communicate with an annular riser 26 leading to the steam and water tank 18 and are welded to its wall,
The steam generator tubes are preferably assembled as disassembled.
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described in detail in a Belgian patent of the applicant of the same date entitled "Improvements to 4 water tube taper generators., in bundles which are connected to these circular or polygonal collectors arranged in staggered rows to ensure free circulation heating fluid *
Operating,
feed water is introduced into the steam and water tank 18 through an inlet 28 * It is discharged into the descent column 16 via a distribution ring 30 * The descent column 16 is closed at its lower end so that the water leaves the lower end through the inlet tubes u of the riser pipes. A mixture of steam and water is discharged from the outlet tubes of the riser pipes into the annular header riser 26 surrounding the downpipe and thus into the steam and water flask.
In this flask, the mixture is separated in centrifugal separators 32, the vapor thus separated having passed to dryers 34 before leaving through a saturated vapor outlet 36 and the water being returned to the descent column 16.
The internal elements of the steam and water balloon, that is to say the water distribution ring 30, the separators 32 and the separators 34 are enclosed by baffles 38 which delimit with the envelope of the balloon a passage 40 for the steam leaving the dryer. This passage 40 which is delimited by the envelope of the balloon ends in a passage or an annular space 42 limited by the outer wall of the collecting riser 26 and a tube 44.
The tube 44 is perforated and tubes 46 which serve to superheat the steam and which descend into the casing 10 very close to its interior wall are welded thereto. The superheater tubes which can be arranged in several rows form a cylinder tightly surrounding the steam generator tubes 26 A large number of superheater tubes can be provided without significantly enlarging the diameter of the casing. The construction of the superheater tubes is preferably identical to that of general tubes
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steam generators, as shown in the drawing
It should be noted that there is no external piping connecting the steam and water tank to the casing.
if this piping was planned, large expansion loops would be necessary and the compactness of the installation would suffer. As the passage of steam 40 is limited by the envelope of the balloon, this envelope is brought to its working temperature quickly and uniformly when the installation is put into operation.
The presence of the annular vapor passage 42 greatly contributes to the compactness of the installation and avoids the need to provide several openings in the upper end of the casing to receive the descent column 16, the riser column. collector 26 and the passage of value. It also simplifies the support of the value and water balloon by the casing 10.
At their lower ends, the superheater tubes
46 are oriented inwardly and are welded to a tube 48 which is an extension of the downpipe 16. As shown in the drawing, which shows the preferred embodiment, the tube 48 is a one-piece extension. of the downcomer column 16 which is closed by a valve or shutter 50 which can be opened or in.! raised when desired, for example if a generator tube has broken and if its end must be plugged, the superheater tubes communicate with the tube 48 through holes made in the wall of the latter and the superheated steam is withdrawn from the lower end of the tube.
The vapor outlet tube 48 passes through the lower end of the casing. Couine, in the embodiment shown, the downpipe is free to expand and contract independently of the casing, outlet 18 is able to move axially with the expansion and contraction of the downpipe and a seal. expansion must be provided between the column and the casing to prevent any leakage of the casing heating fluid.
To this end, in the example shown in the drawing, a bellows 52 is placed between the tube 48 and the casing.
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it is important to note that, eome 3, e tube 48 passes through the end of the casing, the bellows can be arranged so. not be subjected to steam pressure.
It is subject to the side to the near '.ion reigning in the envelope which can be moderate, for example from
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270 pounds / square inch (20 kg / =; e) and can be subjected to atmospheric pressure on the other side by providing a sliding sleeve 60 with grooves or the like in its interior surface.
The steam generator may be supported at the point of use in any suitable manner, provided that sufficient clearance exists between the bottom of the casing and the
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soil so that the final steam outlet 49 can expand, there the lagencemeut described above is perfectly suitable for an ophâriquo steam and water balloon but this balloon can, if desired, be replaced by a conventional cylindrical balloon whose
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the axis is Horizontal or preferably1 vertical.
As a typical example, a steam generator according to the invention may have a downpipe of about 14 inches (35 cm) in diameter in a casing of about 50 feet.
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length (15 m) and 8 feet in diameter (2.4 z) e The casing can contain for example SUOU steam generator tubes dt 3/8 inch (y, 5 sua) a * outside diameter and 14 Jû tubes superheaters of the same diameter.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.