CH622330A5

CH622330A5 -

Info

Publication number: CH622330A5
Application number: CH620978A
Authority: CH
Inventors: Jean Edmond Chaix; Maurice Fajeau
Original assignee: Commissariat Energie Atomique
Priority date: 1977-06-15
Filing date: 1978-06-07
Publication date: 1981-03-31
Also published as: SE7806592L; JPS547001A; ES470740A1; GB2000261B; SE426096B; US4208987A; CA1105787A; FR2394750A1; IT7868383A0; BE867896A; FR2394750B1; DE2826066A1; GB2000261A

Description

La présente invention concerne un générateur de vapeur comportant une enceinte à axe vertical contenant un faisceau de tubes en U dont les extrémités sont respectivement raccordées à travers une plaque tubulaire horizontale, s'étendant transversalement dans l'enceinte, à un collecteur d'entrée et à un collecteur de sortie pour un fluide primaire circulant à l'intérieur de ces tubes, ceux-ci étant baignés extérieurement par un fluide secondaire admis dans l'enceinte sous phase liquide et extrait de celle-ci sous phase vapeur, un réchauffeur dans lequel le fluide secondaire est porté à sa température d'ébullition, disposé au voisinage de la plaque tubulaire dans la région des tubes raccordée au collecteur de sortie, et une chemise interne entourant le faisceau des tubes surmontée à son extrémité supérieure au-dessus de ce faisceau par des dispositifs séparateurs pour séparer la phase liquide entraînée par la phase vapeur, la phase liquide séparée étant renvoyée dans une chambre annulaire ménagée entre la chemise et l'enceinte de façon à venir s'écouler au contact de la plaque tubulaire, la recirculation globale dans le générateur de vapeur pouvant être assistée par des pompes à éjecteurs actionnées par le fluide secondaire à son entrée dans l'enceinte.

On connaît déjà diverses conceptions d'un tel générateur de vapeur utilisant un réchauffeur préliminaire disposé dans la région de la jambe froide du faisceau des tubes, ce réchauffeur permettant d'augmenter la pression de la vapeur sortant du générateur. Egalement, on a déjà conçu des générateurs de vapeur utilisant des pompes à éjecteurs pour produire une circulation forcée du fluide secondaire sous phase liquide, notamment dans le réchauffeur, en autorisant un débit plus important et, par suite, une augmentation de la température du fluide secondaire liquide, au niveau de la plaque tubulaire. En particulier, de tels générateurs ont plus spécialement été envisagés dans des installations nucléaires comportant un réacteur à eau sous pression constituant le fluide primaire, le fluide secondaire étant également de l'eau transformée en vapeur saturée à la traversée du générateur.

La présente invention concerne un perfectionnement apporté aux solutions connues rappelées ci-dessus, permettant une utilisation beaucoup plus souple du réchauffeur qui peut fonctionner même avec de l'eau d'alimentation froide grâce au fort taux de recirculation interne réalisé. Celui-ci évite en outre tout choc thermique froid accidentel sur la plaque tubulaire, ce qui rend inutile tout système de protection de cette dernière.

La présente invention permet de réaliser un tel taux de recirculation sans passage d'eau supplémentaire dans les dispositifs séparateurs, ce qui leur permet de fonctionner dans des conditions identiques à celles d'un générateur de vapeur classique.

A cet effet, le générateur de vapeur considéré se caractérise en ce que la partie basse de la chambre annulaire adjacente au réchauffeur est isolée par des cloisons du volume restant de cette chambre annulaire, en ce que la chemise interne présente, au droit de l'extrémité supérieure du réchauffeur, au moins un passage de communication vers la partie basse de la chambre annulaire pour le recyclage de la majeure partie du débit de fluide secondaire en phase liquide à la sortie de ce réchauffeur, et en ce que ce réchauffeur présente également un autre passage par lequel passe le débit restant, en direction des dispositifs séparateurs après traversée du faisceau des tubes.

Avantageusement, la partie basse de la chambre annulaire comporte, au-dessus du passage par lequel est admis le débit de fluide secondaire provenant du réchauffeur, au moins un dôme de recueil de la vapeur entraînée et au moins un tube raccordé à l'extrémité de ce dôme pour éliminer cette vapeur et éviter le désarmorçage des pompes à éjecteurs.

Les caractéristiques d'un générateur de vapeur établi conformément à l'invention apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :

la flg. 1 est une vue schématique en coupe longitudinale du générateur considéré,

la fig. 2 est une vue de détail en coupe transversale, selon la ligne II-II de la fig. 1.

Dans l'exemple représenté sur les figures, le générateur de vapeur est désigné dans son ensemble sous la référence 1. Il comporte notamment une enceinte externe 2, de forme générale cylindrique à axe vertical, fermée à sa partie supérieure par un fond sensiblement hémisphérique 3. A son extrémité inférieure, l'enveloppe 2 est rendue solidaire d'une plaque horizontale 4, ou plaque tubulaire, sur laquelle se raccordent les extrémités d'un faisceau de tubes 5 en U, ces tubes communiquant ainsi respectivement avec deux chambres (ou collecteurs) 6 et 7, délimitées dans une cavité 8 prévue sous la plaque 4 et séparées l'une de l'autre par une cloison transversale 9. Ces collecteurs 6 et 7 constituent les collecteurs d'entrée et de sortie d'un fluide primaire sous pression, amené ainsi à parcourir les tubes du faisceau 5, ce fluide primaire pouvant être notamment constitué par de l'eau de refroidissement d'un réacteur nucléaire pressurisé (non représenté).

A l'intérieur de l'enceinte 2 est prévu, selon une disposition en elle-même connue, un réchauffeur préliminaire 10, comprenant une série de cloisons transversales 11 raccordées à une plaque diamétrale 12, montée dans l'enveloppe 2 entre les jambes respectivement chaude et froide du faisceau des tubes 5, ces plaques 11

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étant traversées par les tubes de la jambe froide de ce faisceau, tubes par lesquels le fluide primaire retourne, à travers la plaque tubulaire 4, vers le collecteur de sortie 7. Le faisceau des tubes 5 est, par ailleurs, entouré par une jupe cylindrique 13, montée à l'intérieur de l'enceinte 2 et s'étendant coaxialement à cette dernière, cette jupe comportant intérieurement une série de plaques demi-circulaires 14, parallèles aux plaques 11, et disposées entre ces dernières de manière à délimiter à l'intérieur du réchauffeur préliminaire 10, un trajet, en chicane pour un fluide secondaire, habituellement de l'eau, traversant le générateur et destiné, au contact des tubes 5 et par échange thermique avec le fluide primaire parcourant ces derniers, à produire de la vapeur. La partie supérieure de la jupe interne 13 supporte une série de dispositifs séparateurs 15, dont le détail de réalisation importe peu à l'invention, ces dispositifs 15 permettant au mélange de liquide et de vapeur du fluide secondaire, s'élevant au contact du faisceau des tubes, d'être finalement séparé en une phase de vapeur saturée recueillie dans la région 16 sous le fond supérieur 3 avant d'être évacuée par un conduit de sortie 17, la phase liquide restante étant renvoyée à l'extérieur de la chemise 13, dans une chambre annulaire 18, délimitée entre cette chemise et la surface interne de l'enveloppe externe 2. Dans cette chambre annulaire 18, l'eau secondaire sous forme liquide s'accumule jusqu'à un niveau schématiquement représenté en 19 sur le dessin de la fig. 1, ce niveau pouvant être ajusté grâce à une tubulure d'admission additionnelle 20 prévue dans la paroi latérale de l'enveloppe 2.

A son extrémité inférieure dans la région de la jambe chaude du faisceau des tubes 5, donc à l'opposé du réchauffeur préliminaire 10, la jupe interne 13 comporte une plaque de répartition 21, canalisant l'eau provenant de la chambre 18 à son entrée dans le faisceau des tubes et permettant un balayage correct des pieds des tubes au niveau de la plaque tubulaire 4. L'eau secondaire s'élève ensuite dans le faisceau des tubes 5 où elle est vaporisée au moins partiellement, pour atteindre à nouveau les séparateurs 15 au-dessus du faisceau et ainsi de suite.

Conformément à l'invention, la jupe interne 13 comporte, au droit de la partie supérieure du réchauffeur préliminaire 10, une large ouverture 22 permettant à l'eau secondaire, essentiellement sous phase liquide circulant à l'intérieur de ce réchauffeur, d'être recyclée en ce qui concerne la majeure partie de son débit vers la partie basse 18a de la chambre annulaire 18, afin de subir un nouveau passage dans le réchauffeur. Cette partie 18a est isolée du volume restant de la chambre annulaire 18 par un système de cloisons comprenant une cloison horizontale (non représentée) au droit de la partie supérieure du réchauffeur et deux cloisons verticales 12a et 12b (voir fig. 2) dans le prolongement de la plaque diamétrale 12. Par ailleurs, la plaque supérieure lia du réchauffeur 10 comporte ime ouverture 23 telle que le débit restant d'eau secondaire traversant le réchauffeur puisse s'élever 5 dans le faisceau des tubes 5 et atteindre les dispositifs séparateurs 15.

Afin d'assurer la circulation permanente de l'eau secondaire dans le réchauffeur et dans la partie basse 18a de la chambre annulaire 18, l'alimentation par cette eau vers cette partie 10 basse 18a s'effectue par une tubulure 24 traversant un manchon thermique 25. En outre, une seconde canalisation 24b est raccordée à une rampe de distribution 24a qui dessert une série de buses 26, chacune de celles-ci coopérant avec une pièce présentant un profil interne en tuyère 27, l'ensemble réalisant une pompe à 15 éjecteur d'un type classique. Grâce à ces dispositions, le débit d'eau d'alimentation secondaire assure l'entraînement de l'eau recyclée provenant du réchauffeur préliminaire 10 par le passage 22 pour la renvoyer sous pression vers la base du réchauffeur pour une nouvelle traversée dans celui-ci. De plus et selon une 20 caractéristique avantageuse de l'invention, la partie basse 18a comporte, au-dessus des pompes à éjecteurs décrites ci-dessus, un dôme 28, permettant à la vapeur provenant du réchauffeur 10 et entraînée avec la phase liquide à recycler, d'être recueillie au-dessus des pompes à éjecteurs avant d'être ensuite évacuée par 25 une tubulure 29, débouchant dans la région 16.

Les pompes à éjecteurs, utilisées pour assurer la recirculation du débit d'eau secondaire à la sortie du réchauffeur préliminaire, sont calculées pour obtenir, à pleine puissance, un taux de recircu-30 lation appréciable, permettant de balayer en permanence les pieds des tubes au voisinage de la plaque tubulaire 4 en assurant dans celle-ci une bonne homogénéité des températures et en diminuant ainsi les contraintes thermiques. Bien entendu, le gain obtenu dépend de la température de l'eau secondaire d'alimentation, 3J c'est-à-dire de la puissance nécessaire pour assurer son réchauffage et de la différence de température admise entre l'eau secondaire baignant les pieds des tubes du côté de la jambe chaude et l'eau secondaire baignant les pieds des tubes du côté de la jambe froide.

40 Grâce à l'effet de by-pass obtenu par les tubulures 24 et 24b, on peut par ailleurs régler la température de l'eau secondaire au voisinage de la plaque tubulaire à la valeur minimale imposée par les contraintes thermiques admissibles sur la plaque tubulaire, ce qui permet d'obtenir la pression maximale de la vapeur à la sortie 45 du générateur.

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2 feuilles dessins

Claims

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1. Générateur de vapeur, comportant une enceinte à axe vertical contenant un faisceau de tubes en U dont les extrémités sont respectivement raccordées à travers une plaque tubulaire horizontale, s'étendant transversalement dans l'enceinte, à un collecteur d'entrée et à un collecteur de sortie pour un fluide primaire circulant à l'intérieur de ces tubes, ceux-ci étant baignés extérieurement par un fluide secondaire admis dans l'enceinte sous phase liquide et extrait de celle-ci sóus phase vapeur, un réchauffeur dans lequel le fluide secondaire est porté à sa température d'ébullition, disposé au voisinage de la plaque tubulaire dans la région des tubes raccordée au collecteur de sortie, et une chemise interne entourant le faisceau des tubes, surmontée à son extrémité supérieure au-dessus de ce faisceau par des dispositifs 1 séparateurs pour séparer la phase liquide entraînée par la phase vapeur, la phase liquide séparée étant renvoyée dans une chambre annulaire ménagée entre la chemise et l'enceinte de façon à venir s'écouler au contact de la plaque tubulaire, la recirculation globale dans le générateur de vapeur étant assistée par des pompes à éjecteurs à buses actionnées par le fluide secondaire à son entrée dans l'enceinte, caractérisé en ce que la partie basse de la chambre annulaire adjacente au réchauffeur est isolée par des cloisons du volume restant de cette chambre annulaire, en ce que la chemise interne présente, au droit de l'extrémité supérieure du réchauffeur, au moins un passage de communication vers la partie basse de la chambre annulaire pour le recyclage de la majeure partie du débit de fluide secondaire en phase liquide à la sortie de ce réchauffeur, et en ce que ce réchauffeur présente également un autre passage par lequel passe le débit restant, en direction des dispositifs séparateurs après traversée du faisceau des tubes..

2. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie basse de la chambre annulaire comporte, au-dessus du passage par lequel est admis le débit de fluide secondaire provenant du réchauffeur, au moins un dôme de recueil de la vapeur entraînée et au moins un tube raccordé à l'extrémité de ce dôme pour éliminer cette vapeur et éviter le désamorçage des pompes à éjecteurs.

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REVENDICATIONS

3. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une tuyauterie d'admission de fluide secondaire dans la partie basse de la chambre annulaire en permettant un by-pass sur les buses des pompes à éjecteurs.