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Echangeur de Chaleur
La présente invention se rapporte aux éohangeura de chaleur pour réaoteurs nucléaires,
Elle a trait plus particulièrement à l'échangeur de chaleur prin- cipal d'une centrale nucléaire pourvue d'un réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium, dans lequel la chaleur extraite du coeur par le sodium est reprise par du CO2circulant dans un circuit fermé à turbine à gaz.
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Une centrale comportant pareil réacteur est décrite dans la demande de brevet belge n PV 54.103 déposée par la demanderesse le 2 février 1968.
Outre le dessin conceptuel d'un éohangeur sodium-C02 et l'agencement des divers équipements requis pour le fonctionnement correct de celui-ci, un problème important consiste d'une part dans la mise au point d'un dispositif évitant qu'en cas de fuite entre les deux cotes de l'échangeur, du CO2 ne soit entraîne dans la boucle primaire et ne provoque des excursions de puis- sance par suite du manque de.continuité dans le refroidissement du noyau et d'autre part, dans la mise au point d'un dispositif permettant d'absorber les produits de réaotion CO2-sodium.
L'invention a pour objet un échangeur de chaleur sodium-00 et de ses accessoires pourvu d'un dispositif de détection de fuite et d'un équipe- ment de protection permettant l'interruption automatique de la circulation du CO2 dans le faisceau tubulaire et l'absorption des produits de la réaction sodium-CO2 libéré dans la cuve.
La présente invention consiste en un éohangeur de chaleur pour réac- teur nucléaire, du type à faisceau tubulaire, logé dans une cuve dont l'espace central comporte une pompe de circulation du fluide primaire, caractérisé en ce que la chaleur extraite du ooeur du réacteur par le fluide primaire cons- titué par du sodium, est transmise à du CO2 circulant dans le faisceau tubulaire de l'échangeur'et en ce que la cuve est munie d'un système de déteotion de fuite et de proteotion permettant d'une part d'interrompre la circulation du
CO2 dans le faisceau tubulaire et d'absorber d'autre part les produits de réaction sodium-CO2 libérés dans la cuve à l'aide d'un filtre.
L'échangeur proposé est donc du type à faisceau tubulaire contenant le CO2 du cote tubes, le sodium s'écoulant du coté ooque. Celle-ci est cons- tituée d'une cuve dont l'espace central comporte une pompe de circulation sur- montée de préférence, à son aspiration, d'une batterie de cartouches filtran- tes.
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Le sodium échange donc la chaleur extraite du coeur avec le CO2, puis est renvoyé vers le coeur à l'aide de la pompe, à travers le filtre qui, en cas de rupture de tube, retient les carbonates formés par la réaotion sodium- CO2.
Un système de protection permet d'interrompre, de préférence automa- tiquement, la circulation du CO2 dans le faisceau tubulaire en cas de fuite, afin d'éviter que le ce 2 ne soit entraîné par la circulation du sodium dans le circuit primaire.
L'invention sera mieux comprise à la lecture du mode de réalisation nullement limitatif décrit ci-dessous et des figures jointes : - la figure 1 représente schématiquement une coupe verticale d'un échangeur de chaleur sodium-C02, selon l'invention - la figure 2 reproduit schématiquement l'éohangeur de la figure 1 et le com- plète par le dispositif de détection de fuite et de protection en cas d'in- cident.
La figure 1 représente une cuve ciroulaire 1 suspendue à une partie structurale 2 d'une centrale nucléaire comportant un réacteur à neutrons rapi- des refroidi par du podium. Cette structure 2 est obturée par deux bouchons concentriques. Un bouchon extérieur 3 supporte un faisceau tubulaire 4 ainsi que les Jupes extérieures de guidage 5 et de soutien 6. Le bouchon @ traversé par des collecteurs d'entrée 7 et de sortie 8 véhiculant du CO2. Ces collecteurs 7 et 8 débouchent dans deux conduits annulaires concentriques de distribution 9 et 10 auxquels sont raccordés les tubes du faisceau 4. Un corps de pompe de circulation 11 est suspandu à un support central 12 relié au bouchon intérieur 13 et est guidé par uno Jupe intérieure 14 reliée au bas de la cuve 1.
Le corps de pompe 11 se prolonge dans le bas par un clapet anti-retour 15 dont l'extrémité inférieure s'appuie élastiquement sur le bas de la cuve 1 pour former une semi-étanchéité 16. Une batterie de cartouches
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filtrantes 17 s'appuie sur l'extrémité supérieure 18 de la jupe de guidage, intérieure 14 et est solidaire de la pompe 11 pour les opérations de pose et de dépose de celle-ci,
Le sodium entre latéralement dans la cuve 1 par un conduit 19, descend le long du faisceau tubulaire 4, guidé entre les Jupes extérieures 5 et 6, re- monte le long de la jupe intérieure 14, passe par le filtre 17, est aspiré par la pompe et refoulé au travers du clapet anti-retour 15 dans le conduit 20 le ramenant au coeur du réacteur (non représenté).
L'arbre de commande 21 du rotor 22 de la pompe 11 est guidé dans le bas par un palier hydrostatique 23, et au niveau de la partie supérieure du bouchon 13 par un palier mécanique 24. L'étanchéité au passage de l'arbre est réalisée à l'aide d'une double garniture mécanique, combinée avec un circuit d'huile et le circuit de gaz de couverture de la cuve surmontant le sodium. , L'arore 21 est entraîné par un moteur électrique 25 à vitesse constante.
La figure 2 décrit, à titre d'exemple, un circuit de détection de fuites de sodium pouvant se produire dans l'éohangeur de chaleur présenté dans la figure 1. La détection de fuites se fait à l'aide du circuit de balayage du gaz de couverture. Celui-ci sort de la cuve de l'échangeur par un conduit 31, passe dans' une station de pompage et de purification 32 et rentre dans la cuve par un tube 33 en passant par une vanne 34. En cas de fuite importante (rupture d'un tube de Il'échangeur) l'augmentation de pression provoque l'ou-. verture d'une vanne de sécurité 35, le gaz de couverture s'échappe par'la con- duite 36 dans un réservoir 37 de grande capacité, en passant à travers un fil- tre 38 contenant de la chaux active pouvant fixer le CO2. Par mesure de sécurité la vanne 35 est doublée par un disque de rupture 39.
Sur le conduit 31, on a prévu un poste 40 d'analyse de la composition du gaz de couverture, détectant la présence éventuelle de oarbonates et une mesure de pression 41. C'est le signal donné par un de ces deux oomposants qui provoque
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; la fermeture des vannes 42 et 43 placées sur les conduits principaux de CO2, - la fermeture de la vanne 34, - en cas de fuite importante, l'ouverture de la vanne de sécurité 35.
Il est à remarquer que la disposition telle que décrite ci-avant est très favorable pour la détection des fuites de CO2, en effet, en quittant le faisceau tubulaire 4, le sodium se trouve dans la partie supérieure de la cuve et sera aspiré par la pompe vers la partie inférieure de la cuve. Il y a , donc changement de direction de l'écoulement du sodium dans la partie supérieure de la cuve à proximité de la nappe de la zone de couverture permettant ainsi une séparation facile en cas de fuite entre le sodium et le CO2.
Il est bien entendu que la forme de mise en applioation de la présente invention, telle que décrite ci-avant à titre d'exemple, n'est nullement limi- tative et que diverses modifications peuvent y être apportées. Ainsi, par exem- -.- ple, on pourrait accroître la sécurité en plaçant dans l'espace central formé par le faisceau tubulaire un séparateur CO2-sodium, afin d'éviter que le CO2 n'atteigne le coeur du réacteur où il pourrait provoquer des excursions de puissance. Ce séparateur peut être de tout type connu, comme par exemple du type cyclone, et pourrait être placé à l'aval du faisceau tubulaire et à l'amont de la pompe.
Par ailleurs, il est évident que sodium et CO2 doivent être compris dans le texte qui précède dans un sens large, c'est-à-dire, que par sodium on, comprend également les eutectiques de sodium, comme NaK par exemple,,et par
CO2 on comprend aussi bien le CO2 sous forme pure que le CO2 additionné de produits permettant par exemple d'augmenter le rendement thermodynamique ou de protéger l'installation.
REVENDICATIONS.
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