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Perfectionnements aux réacteurs modérés par des liquides.
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La présente invention concerne des réacteurs nucléaires modérés par des liquides tels que des réacteurs qui sont commandés par une variation énergétique du niveau du modérateur. L'invention concerne plus particulièrement un réacteur nucléaire dans iequel le modérateur liquide est maintenu à un niveau donné par rapport au noyau du réacteur par une pression de fluide telle qu'une pression de gaz exercée
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sur une surface libre du modérateur éloignée du niveau donné de sorte que, lorsqu'on lâche la pression de gaz, le niveau du modérateur liquide près du noyau est énergétiquement réduit.
Un tel réacteur nucléaire appelé ci-après "réacteur du type spécifié" a été décrit dans le brevet principal n 619.492.
Il est à remarquer que, lorsqu'on lâche subitement la pression de gaz au-dessus de la surface libre, il se produit une montée soudaine du niveau qui, si elle n'est pas amortie, pourrait causer des dommages et même inverser la circulation. Sous ce rapport, le brevet principal propose d'évacuer le gaz sous pression par une conduite qui se prolonge sur une courte distance à travers la paroi enfermant le gaz sous pression de sorte que, lorsque la pression de gaz est lâchée et que le gaz est refoulé dans la conduite par le liquide modérateur qui monte, un volume de gaz est emprisonné entre l'orifice de la conduite et la paroi, absorbant ainsi l'énergie cinétique de la masse montante de liquide modérateur.
Cela étant, l'invention réside dans une modification suivant laquelle le gaz sous pression contenu dans un réacteur du type décrit est évacué par une conduite verticale qui se prolonge dans l'espace de gaz prévu au-dessus de la surface libre, une partie de la paroi latérale de la conduite étant percée d'une ouverture allongée qui étrangle progressivement le débit du gaz sous pression évacué à mesure que le niveau du liquide monte en dessous du gaz sous pression.
L'ouverture allongée peut être une lumière allongée mé-, nagée dans la paroi latérale cylindrique de la conduite. En variante, plusieurs lumières peuvent être prévues. L'extrémité inférieure de la conduite peut être fermée ou être munie d'une plaque
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perforée. La ou les lumières peuvent être simplement rectangu- laires ou de.forme spéciale pour présenter les caracteristiques voulues.
Comme indiqué au dessin, un noyau de réacteur nu- cléaire 1 est supporté dans une piscine 2 qui contient de l'eau ordinaire 3 servant de modérateur. Le niveau du modérateur dans la piscine 2 est indiqué en A.
Une cloche cylinarique 4. dont le diamètre est supérieur à celui du noyau est fixée entre la partie inférieure au noyau 1 et le fond de la piscine. Une extrémité de la cloche est formée par une paroi 4a de superficie supérieure à celle de la base du noyau de réacteur, l'autre extrémité 4b étant ouverte et espacée du fond de la piscine 2 pour établir une communication libre entre le modérateur contenu dans la piscine et celui qui est contenu dans la cloche. Une conduite 5 communiquant avec l'espace situé en dessous de la paroi 4a de la cloche s'étend vens le haut jusqu'à un endroit situé au-dessus du niveau maximum du modérateur aans la piscine 2.
A son extrémité inférieure, la conduite 5 comporte une partie 5c qui traverse la paroi 4a et qui se termine à courte distance au-dessus du niveau moyen du modérateur. La partie 5c de la conduite est fermée à son extrémité et est percée d'une lumière allongée S dans sa paroi latérale. A son extrémité supé- rieure, la conduite 5 présente deux branchements orientés vers , le bas 5a et 5b, dont les orifices de sortie peuvent être fermés par des valves électromagnétiques 6. Un tuyau 7 raccorde la con- duite 5 à une source d'air sous pression par une valve 8.
Une goulotte 9 dirige l'effluent des branchements 5a, 5b contre la paroi de la piscine.
Une autre conduite 10 part d'une région inférieure du
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volume intérieur de la cloche, et passe par un trou ménagé dans celle-ci jusque un endroit situé au-dessus du niveau du liquide dans la piscine 2. La conduite est percée d'une série de trous étroitement espacés axialement 10a. Un débitmètre 11 est monté près de 1'extrémité supérieure de la conduite 10.
En fonctionnement, le volume du liquide modérateur est maintenu au niveau indiqué en A par de l'air sous pression débité par la valve 8 et le tuyau 7 dans la conduite 5 et emprisonné dans la cloche 4. Dans la cloche 4, la pression d'air forme une surface libre B du liquiae modérateur et agit sur cette surface. La conduite 10 qui comporte une extraite normalement ouverte en dessous du niveau B se remplit àe liquide jusqu'au niveau A et sert de conduite de sécurité pour l'échappement du gaz si une pression de gaz excessive s'accumulait dans la cloche 4.
Dans des conditions ae fonctionnement, avec le niveau en B comme le montre le dessin, de l'air sous pression qui s'échappe continuellement par les trous 10a de la conduite 10 barbote dans la colonne de liquide contenu dans cette conduite et passe par le débitmètre 11 qui peut être du type à palettes rotatives.
L'indication donnée par le débitmètre fournit une indication grossière ae la position de la surface libre au niveau B.
Lorsqu'il faut réduire la réactivité du réacteur, on ouvre les valves 6 en désexcitant leur mécanisme de fermeture électromagnétique, à la suite de quoi la conduite 5 est mise en communication avec l'atmosphère, le niveau b monte et le niveau A descend, la conduite 5 permettant à l'air sous pression de s'é-
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;hppèr ra:?ide!J1>1.t; Comme le niveau B monte rapidement., l'inertie du li-
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,,,%aide modé::"I.'t;'.1,r m<;,:^t dans la cloche est normalement dissipée par le cho@ avec la paroi 4a ce qui peut provoquer un reflux ou
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une inversion de circulation, Afin d'éviter cela, un dispositif est prévu pour absorber de façon réglée et progressive 1'énergie du modérateur en dessous de la cloche.
A cet effet, on utilise le prolongement 5c de la conduite dont l'extrémité est fermée et qui est percé de la lumiére S et, alors qu'initialement toute la section de la lumière S permet à l'air sous pression de s'échap- per dans l'atmosphère, lorsque le niveau du liquide monte, cette section diminue progressivement et le gaz sous pression s'échappe de plus en plus lentement à mesure que prédomine l'effet d'amor- tissement du gaz sous pression s'échappant plus progressivement.
La masse du modérateur liquide en mouvement est ainsi graduelle- ment arrêtée.
Comme mentionné plus haut, la lumière S peut être de forme spéciale pour affecter le mode de décélération liquide modérateur.
Dans toutes les formes d'exécution envisagées, la décélération requise est obtenue sans recourir à des dispositifs moteurs ou des sources d'énergie mécaniques.
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Improvements to reactors moderated by liquids.
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The present invention relates to liquid moderated nuclear reactors such as reactors which are controlled by an energetic variation of the moderator level. The invention relates more particularly to a nuclear reactor in which the liquid moderator is maintained at a given level relative to the reactor core by a fluid pressure such as a gas pressure exerted.
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on a free surface of the moderator away from the given level so that, when gas pressure is released, the level of the liquid moderator near the core is energetically reduced.
Such a nuclear reactor hereinafter referred to as "reactor of the specified type" has been described in Principal Patent No. 619,492.
It should be noted that when the gas pressure is suddenly released above the free surface, there is a sudden rise in the level which, if not dampened, could cause damage and even reverse the flow. . In this connection, the principal patent proposes to discharge the pressurized gas through a pipe which extends a short distance through the wall enclosing the pressurized gas so that when the gas pressure is released and the gas is forced back into the pipe by the rising moderating liquid, a volume of gas is trapped between the orifice of the pipe and the wall, thus absorbing the kinetic energy of the rising mass of moderating liquid.
However, the invention resides in a modification whereby the pressurized gas contained in a reactor of the type described is discharged through a vertical pipe which extends into the gas space provided above the free surface, part of the side wall of the pipe being pierced with an elongated opening which progressively restricts the flow rate of the pressurized gas discharged as the level of the liquid rises below the pressurized gas.
The elongated opening may be an elongated lumen formed in the cylindrical side wall of the pipe. As a variant, several lights can be provided. The lower end of the pipe can be closed or fitted with a plate
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perforated. The lumen (s) may be simply rectangular or specially shaped to exhibit the desired characteristics.
As shown in the drawing, a nuclear reactor core 1 is supported in a pool 2 which contains ordinary water 3 serving as a moderator. The moderator level in pool 2 is indicated in A.
A cylinaric bell 4. whose diameter is greater than that of the core is fixed between the lower part of the core 1 and the bottom of the swimming pool. One end of the bell is formed by a wall 4a with an area greater than that of the base of the reactor core, the other end 4b being open and spaced from the bottom of the pool 2 to establish free communication between the moderator contained in the pool and one that is contained in the bell. A pipe 5 communicating with the space located below the wall 4a of the bell extends upwards to a place located above the maximum level of the moderator in pool 2.
At its lower end, the pipe 5 comprises a part 5c which passes through the wall 4a and which ends at a short distance above the average level of the moderator. Part 5c of the pipe is closed at its end and is pierced with an elongated slot S in its side wall. At its upper end, the pipe 5 has two branches oriented downwards 5a and 5b, the outlets of which can be closed by electromagnetic valves 6. A pipe 7 connects the pipe 5 to a source of water. pressurized air through a valve 8.
A chute 9 directs the effluent from the connections 5a, 5b against the wall of the swimming pool.
Another pipe 10 starts from a lower region of the
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interior volume of the bell, and passes through a hole made therein to a place above the level of the liquid in the pool 2. The pipe is pierced with a series of closely spaced axially 10a holes. A flowmeter 11 is mounted near the upper end of the pipe 10.
In operation, the volume of moderating liquid is maintained at the level indicated in A by pressurized air delivered by valve 8 and pipe 7 in line 5 and trapped in bell 4. In bell 4, pressure d air forms a free surface B of the moderating liquid and acts on this surface. Line 10 which has a normally open extract below level B fills with liquid up to level A and serves as a safety line for the gas to escape if excessive gas pressure builds up in bell 4.
Under operating conditions, with the level at B as shown in the drawing, pressurized air which continuously escapes through the holes 10a of the pipe 10 bubbles into the column of liquid contained in this pipe and passes through the flowmeter 11 which may be of the rotary vane type.
The indication given by the flowmeter provides a rough indication of the position of the free surface at level B.
When it is necessary to reduce the reactivity of the reactor, the valves 6 are opened by de-energizing their electromagnetic closing mechanism, following which the pipe 5 is put in communication with the atmosphere, the level b rises and the level A falls, line 5 allowing pressurized air to escape
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; hppèr ra:? ide! J1> 1.t; As the level B rises rapidly., The inertia of the li-
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an inversion of circulation. In order to avoid this, a device is provided to absorb in a controlled and progressive manner the energy of the moderator below the bell.
For this purpose, the extension 5c of the pipe is used, the end of which is closed and which is pierced with the light S and, while initially the entire section of the port S allows the pressurized air to escape. - per in the atmosphere, when the liquid level rises, this section gradually decreases and the pressurized gas escapes more and more slowly as the damping effect of the escaping pressurized gas predominates more gradually.
The mass of the moving liquid moderator is thus gradually stopped.
As mentioned above, the light S can be specially shaped to affect the moderating liquid deceleration mode.
In all the embodiments envisaged, the required deceleration is obtained without resorting to motor devices or mechanical energy sources.