Installation de refroidissement d'une centrale de production d'énergie électrique
On sait que les grandes centrales thermo-électriques ont besoin de grandes quantités 'd'eau et qu'elles sont situées à proximité ade la mer ou à proximité des grandes rivières, de manière à éviter le plus possible la pollution de l'eau par la chaleur. L'emplacement d'une centrale thermo-électrique est également 'déterminé par d'es considérations de coût de transport du combustible, par exemple du charbon.
Les centrales nucléaires-électriques ne sont pas tributaires de cette matière première traditionnelle, car la matière première ou combustible nucléaire qu'elles utilisent n'est ni lourd ni volumineux, comme d'ailleurs certains autres combustibles tels que le gaz qui est facile à transporter. C'est la raison pour laquelle les centrales nucléaires sont libérées de la contrainte susmentionnée et peuvent, cas échéant, être placées en des endroits d'accès relativement difficile et en altitude, à condition d'y trouver de l'eau.
Le problème de la caléfaction Ides rivières peut être résolu en combinant ides éléments techniques déjà connus avec le choix de l'endroit le plus favorable des points de vue hydrologique, topographique et climatique.
En tenant compte de ces considérations, la présente invention a pour objet une installation de refroidissement d'une centrale d'énergie électrique. Elle est caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins un élément d'une centrale nucléaire logée dans une caverne, à proximité ;
;d'un barrage construit en travers des rives opposées d'un lac 'dont l'eau est utilisée pour le refroidissement du condensateur de ladite centrale, cette eau, devenue chaude à la sortie du condensateur, étant restituée en amont du lac en s'écoulant sur une pente de turbulence peu après avoir été refroidie à son contact avec l'atomsphère relativement froide à l'altitude choisie, de manière à susciter un double échange de chaleur par la turbulence gde la pente d'évacuation de l'eau de refroidissement du condensateur d'une part, et par l'évaporation produite entre la surface du lac et l'atmosphère, d'autre part.
Le dessin schématique annexé, représente à titre d'exemple, une forme d'exécution, et une variante de l'installation de refroidissement, objet de l'invention.
La fig. 1 montre l'installation de refroidissement sur la rive d'un lac naturel à niveau constant.
La fig. 2 est une vue longitudinale partielle d'un lac à deux niveaux 'd'eau pourvu d'une variante de l'installation de refroidissement.
La fig. 3 est une vue transversale partielle du lac et de l'installation de refroidissement o représentés représentés dans la fig. 2.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1, l'usine thermo-électrique est construite en altitude sur la rive d'un lac dont le niveau 1 de la nappe d'eau est constant. L'usine comporte un réacteur 2, générateur de vapeur laquelle est accumulée dans une chambre 3.
Cette vapeur alimente une turbine 4 entraînant un alter- nateur 5 destiné à la production d'énergie électrique.
Cette production est tributaire 'd'une grande quantité de vapeur qui doit être refroidie dans une chambre à travers un condensateur 6 au moyen de pompes, telles que la pompe 7. Chaque pompe aspire l'eau froide du lac à travers un conduit 8 en direction de la flèche f et la refoule en direction Ide la flèche f' dans une canalisation 9 dont l'orifice d'entrée communique avec la partie supérieure du condensateur 6.
La canalisation 9 aboutit à une galerie 10 dont un canal 11, représenté en traits mixtes dans la fig. 1, décharge de l'eau dans le lac, selon les besoins. La galerie 10 lest pourvue de place en place de cheminées de ventilation, telles que la cheminée 12, de fenêtres de ventilation, 13 et de vannes de décharge 14. La galerie 10 est, en outre, inclinée en direction d'une pente de turbulence 15 en amont du lac lequel est pourvu d'une moraine terminale 16. Un torrent 17, possédant sa turbulence naturelle, s'écoule jusqu'au fond de la vallée.
Pour que l'installation de refroidissement décrite soit efficace, le lac doit être situé à une altitude où règne le froid, la décharge de ce lac s'effectuant sous la forme d'un torrent turbulent. Ce genre de lac est inclus, de nos jours, dans l'aménagement des forces hydro-électriques. Les ruisseaux anciennement torrentueux sont remplacés par des conduites forcées dans lesquelles l'eau n'est ordinairement pas refroidie et ce qui reste du torrent d'autrefois n'est que le trop-plein du lac.
D'autre part, un lac artificiel aménagé en barrage comporte nécessairement des niveaux d'eau différents en hiver et en été. En considérant l'eau d'un barrage, il faut donc prévoir des hauteurs de niveaux différents pour le retour de l'eau chaude par des tuyaux et des galeries creusées en direction de l'amont du lac où est située la pente de turbulence constituant un élément de refroidissement.
Dans la variante représentée en fig. 2 et 3 de la forme d'exécution de l'installation de refroidissement, objet de l'invention, le lac, situé dans une haute vallée alpestre, est aménagé en lac de barrage dont les eaux sont retenues par un mur de soutènement 18 et comprend un niveau d'eau supérieur maximum 19 et un niveau d'eau inférieur 20.
L'ensemble de l'usine aménagé sous la forme d'une centrale nucléaire est logé dans une caverne creusée dans un flanc de coteau 21 (fig. 3). La centrale comprend un réacteur 22, .une chaudière ou chambre de vapeur 23, une turbine 24, un alternateur 25, un condensateur 26, une pompe 27 alimentée par un conduit 28 d'eau froide dont l'orifice d'entrée est situé sous le niveau inférieur 20.
L'eau chaude sortant du condensateur 26 est évacuée soit dans une canalisation 29 dans le cas où l'eau du barrage atteint le niveau supérieur maximum 19, soit dans une canalisation 29' correspondant au niveau inférieur 60US lequel s'effectue la décharge 30.
A partir des galeries 31, 31' dans lesquelles aboutis- sent les canalisations 29, 29' respectivement, les éléments suivants de refroidissement de l'eau sont les mêmes que ceux décrits dans la forme d'exécution illus tréeenfig. 1.
Cette évacuation de calories est complétée de moyens pour régler la température de l'eau servant d'intermédiaires entre la chaleur de l'eau et le froid de l'atmosphère.
La réalisation de l'installation décrite est cependant accompagnée d'un sacrifice, car la restitution complète au lac de tout le volume d'eau qui a été emprunté à la centrale nucléaire électrique par l'usine hydro-électrique n'est pas possible.
Il y a lieu, en effet, de tenir compte d'une perte d'eau par évaporation. En admettant que l'usine nucléaire utilise, par exemple, 30 m3/s d'eau, cette perte peut s'élever à 2 m3/s. Dans ce cas, les turbines hydrauliques ayant recu moins d'eau ont produit 30 000 kW de moins que leur production normale. Par contre, l'usine nucléaire ayant pu employer 20 m3/s d'eau aura produit 500 00 kW représentant une puissance beaucoup plus élevée que la perte ,des 30 000 kW susmentionnés.
Il est à remarquer que la perte d'eau relativement faible ne se ressentirait probablement pas pendant la
saison de la fonte 'deys neiges, époque à laquelle l'eau est en excédent.
D'autre part, on pourrait pendant la période d'hiver déverser l'eau chaude plus ou moins directement dans le lac et, de préférence, sous la glace pour réduire l'évaporation. Il en résulterait une augmentation de la quantité d'eau disponible pour les turbines hydrauliques par suite ide la fonte de la glace et Ide la neige.
En cas de brume causée localement par l'évaporation, cette humidité resterait localisée dans les hautes régions alpines sous forme de neige et de glace.
L'installation décrite présente, en raison de son emplacement dans un ensemble de plusieurs lacs, des conditions favorables pour l'économie du pompage. Elle offre également un avantage supplémentaire de sécurité contre les radiations nucléaires et facilite le dépôt des déchets inhérents au fonctionnement de la centrale nucléaire.
L'installation décrite à titre d'exemple doit donc être construite 'dans un nouvel emplacement dont le choix est devenu possible, car certains combustibles nouveaux tels que par exemple, le gaz et la chaleur nucléaire, sont de poids ou de volume réduits ou l'un et l'autre à la fois. De ce fait, leur transport est facile et peu coûteux, même à des endroits d'accès Idifficile et en altitude.
Ces emplacements nouveaux offrent des avantages qu'on ne trouve pas aux endroits traditionnellement employés. Loin des zones d'intense population et dans des conditions plus favorables du point de vue hydrologique, topographique et climatique, on peut employer les moyens naturels ainsi que les moyens usuels de la technique auxquels s'ajoutent l'avantage du froid de l'altitude, sans compter l'interférence dans l'écologie.
Ces emplacements nouveaux, situées en altitude et dans la formation des bassins de rivières, offrent une solution pour résoudre le problème de la pollution des eaux par la chaleur, étant donné que les nouveaux emplacements permettent de réduire la température de l'eau chaude des condensateurs en transférant les calories excédentaires dans l'atmosphère avant que ces eaux de montagnes n'arrivent en se transformant dans les plaines habitées sous forme de rivières.