FR2477645A1

FR2477645A1 - Perfectionnements aux pompes a metal liquide

Info

Publication number: FR2477645A1
Application number: FR8024043A
Authority: FR
Inventors: William E Pennel
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1980-03-10
Filing date: 1980-11-12
Publication date: 1981-09-11
Also published as: JPS56126694A; GB2071764B; FR2477645B1; US4360314A; DE3042128A1; GB2071764A

Abstract

POMPE A METAL LIQUIDE QUI COMPREND UNE STRUCTURE DE SUPPORT D'ARBRE QUI EST ISOLEE DE L'ENVELOPPE DE LA POMPE AFIN DE MIEUX PRESERVER L'ALIGNEMENT DES PALIERS DE L'ARBRE. L'ARBRE 26 PORTE UNE ROUE 32 ET SA STRUCTURE DE SUPPORT 18 PORTE UNE CAGE DE ROUE 38 QUI EST DISPOSEE A GLISSEMENT DANS UN DIFFUSEUR 42 AFIN DE PERMETTRE D'ENLEVER COMPLETEMENT LES COMPOSANTS INTERNES DE LA POMPE AUX FINS D'INSPECTION ET DE REPARATION. LE DIFFUSEUR 42 EST SUPPORTE CONCENTRIQUEMENT DANS L'ENVELOPPE 16 DE LA POMPE, LAQUELLE SUPPORTE AUSSI TOUTES LES FORCES DE REACTION RESULTANT DE L'EVACUATION DU METAL LIQUIDE DU DIFFUSEUR 42, DES JOINTS FLOTTANTS ETANT PREVUS ENTRE LA CAGE 38 ET LE DIFFUSEUR 42. APPLICATIONS AUX CIRCUITS DE REFROIDISSEMENT DES REACTEURS NUCLEAIRES ET, EN PARTICULIER, DES PILES SURREGENERATRICES.

Description

- 1 _ Perfectionnements aux pompes a métal liquide L'invention décrite ci-

contre a été faite au cours et dans le cadre du contrat n E(11-1)2395 passé avec le "United States Department of Energy"'0 La présente invention se rapporte aux pompes à réfrigérant pour les réacteurs nucléaires ou les piles atomiques (ces deux termes étant utilisés comme synonymes dans le présent mémoire descriptif), et concerne plus particulièrement les pompes pour faire circuler le réfrigérant constitué par un métal liquide

des piles atomiques surrégénératrices.

Les études auxquelles on a procédé jusqu'à ce jour concernant les pompes à métal liquide pour les piles surrégénératrices ont été principalement axées sur des principes dérivant des pompes utilisées dans les réacteurs à eau légère. Or, ces études ont montré que les pompes utilisées dans les réacteurs à eau légère peuvent ne pas être adaptées pour les métaux

liquides utilisés comme réfrigérants dans les piles surrégéné-

ratrices. Parmi les problèmes qu'on rencontre avec les pompes

connues pour réfrigérant des réacteurs à eau légère fonction-

nant dans les conditions des surrégénérateurs, on peut citer

(a) des problèmes concernant les structures appelées à suppor-

ter les températures élevées; (b) des difficultés pour main-

tenir alignés les multiples paliers de l'arbre; (c) des courants de fluide excessifs; (d) des risques de rayage et de grippage par auto- soudage; (e) la nécessité d'étroites tolérances d'usinage et d'une grande stabilité dimensionnelle

avec des pièces usinées en acier inoxydable de grandes dimen-

sions; et, (f) des difficultés d'accès aux fins d'inspection

et de réparation.

En général, la configuration structurale des pompes utilisées dans les réacteurs à eau légère ne pose pas de problème de - 2 - lonctionnement, car la combinaison d'une faible différence de températures du coeur et de la capacité limitée de transrert de chaleur de l'eau de refroidissement réduit la sévérité des contraintes thermiques transitoires dans la pompe. Par contre, dans le cas des piles surrégénératrices, la différence de

température du coeur et les vitesses de variation de la tempé-

rature sont sensiblement plus grandes que dans les réacteurs -

à eau légère. Ces caractéristiques, jointes aux excellentes caractéristiques de transfert de chaleur des métaux liquides

fait que les contraintes thermiques ont une importance primor-

diale en ce qui concerne les composants des piles surrégéné-

ratrices. Il en résulte que les composants internes des pompes des réacteurs à eau légère ne sont pas adaptés à fonctionner dans ces conditions, car les lourds composants structuraux,

le degré élevé des contraintes internes et l'exposition irré-

gulière localisée au courant primaire de métal liquide contri-

buent tous à augmenter la grandeur des contraintes thermiques

transitoires dans la pompe et à l'accumulation des dommages --

par fatigue.

Les pompes à métal liquide mécaniques utilisent pour la tur-

bine des joints et des paliers hydrostatiques qui ne peuvent

pas supporter de grandes variations du jeu de fonctionnement.

Pour maintenir le contrôle nécessaire de ces jeux de fonction-

nement, les déformations de la structure de support de l'arbre de la pompe et de l'enveloppe de la roue doivent être réduites à un minimum. Le contrôle de la déformation de la structure de

l'enveloppe de la roue exige que celle-ci réagisse uniformé-

ment aux grandes variations de températures qui se produisent

rapidement au cours d'une phase transitoire dans une pile sur-

régénératrice. Cette réaction structurale uniforme aux varia-

tions transitoires de la température du réfrigérant n'est pas facilement obtenue dans une pompe de piles suirégénératrices

dérivant d'une pompe de réacteurs à eau légère, car la confi-

guration interne de la première n'expose pas les surfaces des -3- éléments de son enveloppe au courant primaire de réfrigérant

d'une manière uniforme et axialement symétrique.

Dans les pompes pour piles surrégénératrices développées ' partir des pompes des réacteurs à eau légère, les paliers et la structure de support de l'enveloppe sont soit supportés directement par l'enveloppe extérieure de la pompe, soit reliés à celle-ci par un ajustage a tolérances serrées entre la structure de support et l'enveloppe. Dans ces conditions, la structure de support des paliers et de l'enveloppe de la roue sont contraints de suivre toutes les déformations de

l'enveloppe de la pompe. Les principales causes des déforma-

tions axialement asymétriques de l'enveloppe de la température sont les gradients de températures et les efforts mécaniques appliqués à l. enveloppe de la pompe par les tuyauteries qui y sont raccordées. L'effet de ces influences externes est plus

sévère sur l'enveloppe de la pompe d'une pile surrégénéra-

trice que sur celle d'un réacteur à eau légère du fait des conditions particulières résultant de l'utilisation d'un métal liquide. C'est ainsi que dans une pompe a métal liquide, 1letanchéité de la traversée de l'arbre ne peut être réalisée dans des conditions satisfaisantes qu'en maintenant le joint

à une température sensiblement supérieure à celle du réfrigé-

rant, et en évitant un contact direct avec celui-ci. Ces conditions sont réalisées en prévoyant un réservoir pour la pompe. Dans ce réservoir, le réfrigérant comporte une surface libre qui se déplace axialement en réponse aux variations des conditions de fonctionnement de la pompe. La longueur axiale du réservoir de la pompe nécessaire pour s'adapter a la fois aux variations libres du niveau de la surface et aux matières isolantes et de protection nécessaires, fait que la longueur totale d'une pompe a métal liquide est sensiblement plus grande que celle d'une pompe équivalente ' eau légère. Les supports de la pompe sont généralement situés au sommet de -cette longueur, tandis que les tuyauteries sont fixées ' la -4 - base. Les déformations par flexion du réservoir de la pompe

sous l'action de la poussée des tuyauteries augmentent appro-

ximativement comme la troisième puissance (13) de cette lon-

gueur du réservoir. En conséquence, dans le cas d'une pompe à métal liquide, les déformations par flexion du réservoir et

les déformations qui y sont associées sont directement trans-

aises aux structures de support des paliers et de l'enveloppe de la roue, et sont sensiblement plus grandes que dans le cas

d'une pompe à eau légère. On limite ces déformations en utili-

sant dans la pompe à eau légère des éléments structuraux rela-

tivement forts, mais cette solution ne peut pas être utilisée

dans les pompes à métal liquide du fait des réactions inaccep-

tables des éléments structuraux lourds aux conditions de fonc-

tionnement transitoires relativement sévères des piles surré-

génératrices.

De plus, les courants de convection s'établissant à l'exté-

rieur de l'enveloppe de la pompe peuvent créer des gradients

de température transversaux importants dans la partie du réser-

voir de la pompe à métal liquide qui est située au-dessus de la surface libre du sodium. Une courbure du réservoir de la pompe résultant de ces gradients de température peut créer des flexions supplémentaires inacceptables des paliers et de la structure d'enveloppe. Ces conditions n'existent pas dans les pompes des réacteurs à eau légère et c'est la raison pour laquelle la technologie de ces pompes ne constitue pasmun

guide vers une solution de cette partie du problème.

Dans une pompe typique de réacteur à eau légère, de nombreuses surtaces intérieures ne sont pas directement en contact avec le courant primaire de réfrigérant. Une situation similaire existe dans les modèles de pompes de métal liquide des piles surrégénératrices dérivées des pompes à eau légère. Ainsi, les

surfaces qui ne sont pas directement en contact avec le cou-

rant primaire de réfrigérant ont une réponse thermique aux

variations transitoires de la température du réfrigérant qui-

est en retard sur celle de ces surfaces qui doivent inévita-

blement être directement touchées par le courant primaire de réfrigérant. Le déphasage résultant produit des contraintes et des flexions thermiques transitoires dans la structure des pompes. Ces contraintes et flexions peuvent être supportées

dans une pompe à eau légère, car les différences de tempéra-

tures dans le reacteur sont faibles et leur effet sur la

réponse structurale est encore diminué par le faible coeffi-

cient de transfert de chaleur de l'eau de refroidissement. Par contre, dans le cas d'une pompe à métal liquide d'une pile

surrégénératrice, la combinaison des différences de tempéra-

tures élevées du réacteur et des excellentes caractéristiques

de transfert de chaleur du sodium liquide fait que les con-

traintes et les flexions thermiques produites par le déphasage des reponses thermiques de la structure est inacceptablement elevee. En conséquence, des dispositions spéciales doivent être prises au cours de l'étude et de la mise au point des pompes à métal liquide des surrégenérateurs pour favoriser une reponse en phase de tous les éléments structuraux. Dans les pompes à métal liquide développées à partir des pompes à eau légère, les moyens utilisés pour réduire les différences de phases entre les réponses structurales consistent à dévier une partie du courant primaire de réfrigérant sortant de la pompe vers des zones qui, autrement, n'aurait pas été en contact avec le courant primaire de réfrigérant* Cette solution a l'inconvénient que tout le courant primaire de réfrigérant à

haute pression qui est dévié aux fins de contrôler les varia-

tions transitoires de températures est aussi dévié pendant le fonctionnement en régime stable. De plus, le fait de dévier de cette manière le courant de sortie de la pompe se traduit par

une perte directe d'efficacité ou de rendement de la pompe.

Cette perte de rendement peut être appréciable car, pour que le contr8le de la réponse, aux variations transitoires de la température soit efficace, une partie importante du courant de -6-

sortie doit être déviée. On a donc besoin d'une solution per-

mettant de réaliser une réponse uniforme nécessaire aux varia-

tions transitoires de températures des structures de la pompe sans avoir recours à un courant de fuite et sans affecter pour autant l'efficacité ou le rendement de la pompe,

Le cycle normal de la pompe à métal liquide d'une pile surré-

génératrice comporte des conditions transitoires qui ont pour résultat une variation de la différence de températures entre les limites du réservoir de la pompe et la structure de support de l'arbre de celle-ci. Cette variation de la différence de températures se traduit par une dilatation axiale différente

des deux structures. Lorsque ces deux structures sont en con-

tact forcé à l'emplacement des joints, un mouvement de glisse-

ment axial doit se produire en présence des contraintes de

contact élevées. Il en résulte des conditions favorisant l'ap-

parition d'une panne par rayage et auto-soudage des matières.

Un dessin acceptable pour pile surrégenératrice doit comporter l'élimination de contraintes de surfaces élevées aux points de mouvements relatifs, pour éliminer les pannes par rayage ou auto-soudage.

Dans les pompes classiques des réacteurs à eau légère, l'étan-

chéité entre les éléments internes de la pompe et l'enveloppe de celle-ci est réalisée par des ajustages de précision entre les surfaces complémentaires des deux composants. Quand les dimensions de ces structures augmentent à celles nécessaires

pour une pile surrégénératrice, les tolérances d'usinage résul-

tantes deviennent très difficiles, sinon impossibles à respec-

ter. Une autre difficulté concernant le maintien d'étroites

tolérances d'étanchéité résulte du manque de stabilité dimen-

sionnelle des structures. De plus, les contraintes internes

des structures ne peuvent pas être supprimées'après la fabri-

cation, car il en résulterait une sensibilisation de l'acier inoxydable constituant celles-ci. Or, l'expérience montre que -7- des structures en acier inoxydable dont les contraintes n'ont

pas été détendues se déforment à la fois pendant la fabrica-

tion et au cours du fonctionnement. Il est donc essentiel que la pompe soit capable d'accepter ces déformations sans que ses

D capacités fonctionnelles en soient diminuées.

Des impératifs d'entretien et de réparation imposent que les composants internes de la pompe à métal liquide d'une pile

surrégénératrice soient conçus de façon que les diverses par-

ties de celle-ci puissent être déposées aux fins de réparation

et d'inspection. L'idéal, de ce point de vue, est une configu-

ration qui découvre toute la surface intérieure du réservoir ae la pompe aux fins d'inspection et de réparation0 Ln conséquence, le but principal de la présente invention est

de tournir une pompe à métal liquide dans laquelle les problè-

mes liés aux températures élevées des structures, à l'aligne-

ment des paliers et des joints, au courant de fuite, au rayage

et à l'auto-soudage des composants, aux tolérances de fabrica-

tion et à la stabilité dimensionnelle, et aux possibilités d'inspection et de réparation, ont été considérablement réduits

sinon éliminés.

A cette fin, la présente invention apporte une pompe à métal

liquide qui comprend une enveloppe ayant une section d'extré-

mité de pompe généralement sphérique et opposée b celle-ci, une section d'extrémité d'arbre, des composants internes de pompe disposés dans cette enveloppe et supportés uniquement par fixation à ladite enveloppe près de l'extrémité d'arbre de celle-ci, et un arbre de pompe disposé à rotation dans lesdits composants internes et sur lequel est montée une roue double pour faire circuler un métal liquide, caractérisée par une cage de roue supportée par lesdi)s composants internes et entourant ladite roue, et.un diffuseur fixé à ladite section d'extremité sphérique de ladite enveloppe en y étant disposé centralement et entourant ladite cage afin de guider le métal liquide quittant ladite roue, ledit diffuseur ayant des parois extérieures pratiquement sphériques espacées de ladite section d'extrémité de pompe sphérique afin de permettre au liquide entrant d'entourer complètement ledit diffuseur, assurant ainsi une distribution symétrique dudit métal liquide dans

ladite pompe, ledit diffuseur comportant des parois intérieu-

res essentiellement cylindriques qui reçoivent ladite roue et

ladite cage de roue en permettant d'enlever ou de déposer les-

dits composants internes, l'arbre de pompe, la roue et la cage

de roue comme un ensemble unitaire.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor-

tiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à

titre d'exemple nullement limitatif, en réeérence au dessin annexé, dans lequel: - la figure 1 est une vue latérale en coupe d'une pompe àa métal liquide conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue latérale en coupe de la partie inférieure de la pompe à métal liquide; - la figure 4 est une vue latérale en coupe de la partie inférieure de la pompe à métal liquide, la roue et le diffuseur étant déposés; - la figure 5 est une vue latérale en coupe de la'pompe à métal liquide montrant l'amovibilité des composants internes de la pompe; et, -9 - - la figure 6 est une vue latérale en coupe d'une variante de réalisation de la pompe à métal liquide, En se référant aux figures l à 4? on voit une pompe à métal liquide désignée en son entier par 10 qui comprend une enve- loppe supérieure 12 qui est reliée à un support permanent 14 et une enveloppe inférieure 16 fixée à l'extrémité inférieure de la précédente. L'enveloppe inférieure 16 qui pourrait faire partie intégrante de l'enveloppe supérieure 12, est un organe

de forme sphérique. La pompe à métal liquide 10 comprend égale-

ment des éléments internes supérieurs 18 qui sont logés dans l'enveloppe supérieure 12 et qui sont fixés à celle-ci par un joint externe 20. Le joint 20 assure l'étanchéité le long de la circonférence du sommet de l'enveloppe supérieure 12 et du

sommet des éléments internes 18, La fixation des éléments in-

ternes supérieurs 18 à l'enveloppe supérieure 12 par le joint est le seul moyen de support du poids des éléments internes 18. Toutefois, une première bague d'étanchéité métallique 22 est disposée dans la partie inférieure des éléments internes

18 de manière à s'étendre le long de la circonférence exté-

rieure de ces éléments. La bague d'étanchéité 22 est aussi en

contact avec l'enveloppe supérieure 12 et réalise une étan-

chéité entre eux. La première bague d'étanchéité 22 est dis-

posée dans une fente 24 des éléments supérieurs 18 de façon que quand une force latérale s'exerce sur ces derniers, ils peuvent se déplacer latéralement par rapport-à la bague 22

sans développer de contraintes dans les éléments internes 18.

La bague d'étanchéité 22 sert aussi à empocher la circulation du réfrigérant entre les enveloppes supérieure et inférieure pendant le fonctionnement de la pompe. L'arbre 26 de la pompe passe dans les éléments internes supérieurs 18 et s'étend dans

l'enveloppe inférieure 16, L'arbre 26 comporte, à son extré-

mité supérieure, un élément de couplage 28 permettant son raccordement à un moteur de pompe (non représenté). Un palier sphérique 30 est disposé dans les éléments internes supérieurs

- 10 -

18 pour supporter l'arbre 26 et un palier hydrostatique 31, dont le fonctionnement est assuré par le réfrigérant, est placé près de l'extrémité inférieure de l'arbre 26. L'arbre

26 de la pompe porte également une double roue 32 à son extré-

mité inférieure. La roue 32 comporte une entrée supérieure 34 s'étendant autour de l'arbre 26 et une entrée inférieure 36 s'étendant aussi autour de l'arbre 26. Une cage 38 entoure la roue i2 et est supportée par les éléments internes 18 au moyen d'étais 40. La cage 38 sert de support pour des guides de circulation inférieurs et pour les joints à labyrinthe. Les

étais 40 ne supportent pas seulement la cage 38 mais permet-

tent aussi au réfrigérant, qui peut être du sodium liquide, de venir en contact avec l'intérieur de l'enveloppe inférieure 16 et de gagner l'entrée supérieure 34. Dans les étais 40 ont également été percés des trous qui constituent un passage gràce auquel le réfrigérant à haute pression peut entrer dans le palier hydrostatique 31 en fournissant ainsi k ce dernier son fluide de travail. Un diffuseur torique amovible, à haute pression, 42 est fixé à l'enveloppe inférieure 16 et est associé à la cage 38 de la roue. L'enveloppe inférieure 16 possède une entrée de fluide 44 et une sortie de fluide 46

qui pourraient être disposées à 900 l'une par rapport k l'au-

tre, comme représenté sur la figure 2. Le courant de fluide entre dans la pompe à métal liquide 10 par l'entrée 44 et

traverse l'enveloppe inférieure sphérique 16 de façon à en-

tourer complètement la roue 32, la cage 38 et le diffuseur 44.

Le réfrigérant est ensuite propulsé dans l'entrée supérieure

34 et dans ltentrée inférieure 36 par l'action de la roue 32.

Le réfrigérant est guidé dans l'entrée supérieure 34 et dans l'entrée inférieure 36 au moyen de la cage 38 et des éléments

associés à celle-ci. De la roue 32, le réfrigérant est intro-

duit sous pression aans le diffuseur 44 duquel il sort de la

pompe à métal liquide 10 par la sortie 46.

En continuant à se référer aux figures 1 à 4, on voit que

_ il -

l'enveloppe inférieure 16 comporte un certain nombre de butoirs 48 pour supporter la diffuseur 42 et pour soutenir les forces latérales s'exerçant sur le diffuseur 429 Une seconde bague d'étanchéité 50 est disposée dans une seconde fente 52 de la cage 38, tandis qu'une troisième bague d'étan-

chéité 54 est logée dans une troisième fente 56 de la cage 38.

La seconde fente 52 et la troisième fente 56, qui sont sembla-

bles a la première fente 24, s'étendent le long de la circon-

férence de la cage 38 et ménagent un certain jeu permettant au diffuseur 42 de se déplacer latéralement par rapport à la cage 38 sans que des contraintes se développent dans les divers composants de la pompe à métal liquide 10. La seconde bague d'étanchéité 50 et la troisième bague d'étanchéité 54 assurent le contact et l'étanchéité entre la cage 38 et le diffuseur 42, les maintenant ainsi alignés, tout en leur permettant de

se déplacer entre eux.

En se référant maintenant à la figure 5, on remarque que la pompe à métal liquide 10 est conçue de façon que les éléments internes supérieurs 18 et la cage 38 puissent être enlevés en levant tout l'ensemble verticalement comme représenté sur cette figure. On remarque également sur la figure 5 qu'après que l'ensemble a été levé verticalement, le diffuseur 42 reste fixé aux butoirs 48 et à la sortie de fluide 46, De plus, le diffuseur 42 est conçu pour être amovible. Quand cet ensemble a été entièrement enlevé de l'enveloppe supérieure 12, on peut procéder à une inspection complète de cette dernière et de l'enveloppe inférieure 16. De plus, on peut procéder à une inspection et a une réparation de l'ensemble qui a été ainsi déposé, En se réxérant maintenant à la iigure 6, on voit une variante de réalisation de la pompe à métal liquide 10 représentée sur la figure 1 qui comporte aussi un guide d'entrée, Pour voir la pompe à métal liquide 10 d'un guide d'entrée, on a prévu

- 12 _

dans l'enveloppe inférieure 16 un guide interne 58 qui corres-

pond a une section inférieure de guidage 60 de la cage 38. De plus, la partie inférieure des éléments internes supérieurs 18 forme un guide d'entrée le long des étais 40. De cette manière, le courant de fluide est guidé(de l'entrée 44 dans l'entrée supérieure 34 et dans l'entrée inférieure 36 de la

roue 32.

Comme on le voit sur le dessin, le courant de réfrigérant est

canalisé de l'entrée 44 vers les entrées supérieure 34 et infé-

rieure 36 au moyen d'une chambre sphérique délimitée par l'en-

veloppe inférieure 16. Etant donné que le réfrigérant entrant

dans le réacteur peut Utre soumis à des variations de tempéra-

tures extrêmement élevées, les structures avec lesquelles il peut venir en contact sont susceptibles d'être soumises à de sevères contraintes thermiques. Toutefois, étant donné que tous les composants contenus dans l'enveloppe inférieure 16 sont exposés de façon symétrique au courant de réfrigérant,

il est clair que les contraintes thermiques et les déforma-

tions qui pourraient résulter des gradients de températures sont réduites à un minimum. Le diffuseur 42 est conçu de façon

que les forces de pression produisent principalement des ten-

sions s'exerçant dans les parois. L'efficacité structurale qui résulte d'une large utilisation de ce mode de contrainte permet d'utiliser des éléments structuraux relativement minces ayant une faible inertie thermique. De plus, tous les éléments

du diffuseur 42 sont directement exposés au réfrigérant pri-

maire, ce qui réduit à un minimum les gradients de tempéra-

tures transitoires.

On voit clairement sur le dessin que les efforts de poussée développés par le courant de fluide circulant dans la sortie

46 sont supportés par l'enveloppe inférieure 16 par l'inter-

médiaire des butoirs 48. Etant donné que la cage 38 de la roue est isolée du diffuseur 42 par les bagues d'étanchéité

- 13 -

rlottantes, il est clair que ces dernières ne transmettent pas de poussée latérale appréciable à la roue 32 et à l'arbre 26 de la pompe. Ainsi, la structure de support de l'arbre de la

pompe est isolée des forces de déséquilibre créées par le cou-

rant de réfrigérant traversant la pompe. Les bagues d'étan- chéité flottantes servent aussi à protéger l'arbre 26 de la

pompe et sa structure de support des flexions imposées à l'en-

veloppe supérieure 12 et l'enveloppe inférieure 16, qui peuvent résulter des contraintes des tuyauteries adjacentes ou des déformations engendrées dans l'enveloppe supérieure 12. Il est

à remarquer que les parties de la pompe qui doivent 9tre main-

tenues parfaitement alignées avec les organes rotatifs de celle-ci sont les paliers et les joints. Le fait de monter

tous ces composants sur une structure qui est isolée des sour-

ces externes de déformation diminue considérablement l'impor-

tance des désalignements qui peuvent apparaître pendant le fonctionnement. Dans le mode de réalisation de l'invention décrit ci-contre, il n'y a pas, dans l'enveloppe inférieure, de grandes poches

de réfrigérant qui sont isolées du courant primaire de celui-

ci. En conséquence, il n'est pas nécessaire de prévoir un courant de fuite pour assurer l'équilibrage de la température

dans l'enveloppe inférieure 16, comme c'est le cas dans cer-

taines pompes. De plus, l'utilisation des bagues d'étanchéité flottantes élimine la nécessité de maintenir les centres des

surfaces d'étanchéité parfaitement alignés. Ces larges tolé-

rances en ce qui concerne la véritable position des centres

des surfaces d'étanchéité sont rendues possibles par l'accom-

modation des excentricités assurée par les bagues d'étanchéité

flottantes et par la nature statiquement déterminante de l'ar-

rangement de support à trois points du diffuseur 42. Toutes les autres opérations d'usinage concernant les joints sont exécutées sur les bagues d'étanchéité et sur les surfaces locales des structures dans lesquelles ils sont logés. Cette

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opération peut être exécutée avec les tolérances d'usinage classiques adoptées pour les composants ayant ces dimensions

et caractéristiques, tout en maintenant un trajet de circula-

tion ayant une résistance élevée au fluide. Ainsi, la concep-

tion des joints permet de réduire les fuites à un minimum en éliminant l'exigence d'une haute précision d'ajustage entre

des pièces usinées de grandes dimensions. De plus, la trans-

mission directe des pressions de déséquilibre de l'ensemble 42 a l'enveloppe inférieure 16 au moyen des butoirs 48 élimine la nécessité de transmettre des forces par les joints. Ainsi, le problème de la distorsion des joints en charge est résolus en même temps que celui qui y est associé de l'augmentation des fuites. Cette combinaison de particularités réduit sensiblement la vitesse de refroidissement des éléments internes de lapompe due aux fuites* Etant donné que toutes les forces latérales entre les éléments

internes de la pompe ont été pratiquement éliminées aux inter-

faces entre le diffuseur 42 et l'enveloppe inférieure 16, les différences de dilatation axiale des éléments internes de la pompe par rapport à l'enveloppe supérieure 12 et à l'enveloppe

inférieure 16 peuvent avoir lieu dans des conditions se tradui-

sant par des forces d'interaction presque nulles. Ainsi, les causes qui sont à l'origine des grippages et du rayage de ces

surfaces ont été éliminées.

Les difficultés concernant les tolérances d'usinage rencontrées pour adapter les pompes des réacteurs à eau légère aux piles surrégénératrices étaient dues à la nécessité d'une précision d'ajustage élevée entre de grandes pièces en acier inoxydable afin de réaliser des joints à haute pression efficaces pour le

sodium liquide. L'utilisation de bagues d'étanchéité flottan-

tes, comme il est décrit ci-dessus, résout effectivement ce problème. Ces bagues d'étanchéité flottantes rendent aussi les performances de la pompe insensibles à un grand nombre de

- 15 _

déformations structurales qui peuvent se produire au cours de

la fabrication et du fonctionnement de la pompe.

Le problème des difficultés d'accession aux fins d'examen et de réparation est également résolu par la présente invention

du fait de l'amovibilité des composants internes de la pompe.

On conviendra donc que l'invention apporte une pompe à métal liquide qui est parfaitement adaptée à être utilisée dans les piles atomiques surrégénératrices refroidies par un métal liquide.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Pompe à métal liquide qui comprend une enveloppe ayant une section d'extrémité de pompe généralement sphérique et opposée à celle-ci, une section d'extrémité d'arbre, des composants internes de pompe disposés dans cette enveloppe et supportés uniquement par fixation a lad.ite enveloppe près de l'extrémité d'arbre de celle-ci, et un arbre de pompe disposé à rotation dans lesdits composants internes et sur lequel est montée une aouble roue pour faire circuler un métal liquide, caractérisée par une cage de roue (Mi) supportée par lesdits composants internes (18) et entourant ladite roue (32), et un diffuseur

(42) fixé à et disposé centralement dans ladite section d'ex-

trémité sphérique (16) de ladite enveloppe (12) et entourant

ladite cage (38) afin de guider le métal liquide quittant la-

dite roue (32), ledit diffuseur (42) ayant des parois exté-

rieures pratiquement sphériques espacées de ladite section

d'extrémité de pompe sphérique (16) afin de permettre au li-

quide entrant d'entourer complètement ledit diffuseur (42) assurant ainsi une distribution symétrique dudit métal liquide dans ladite pompe, ledit diffuseur (42) comportant des parois intérieures essentiellement cylindriques qui reçoivent ladite roue (32) et ladite cage de roue (38) en permettant d'enlever ou de déposer lesdits composants internes (18), l'arbre de pompe (26), la roue (32) et la cage (38) comme un ensemble unitaire.

2. Pompe à métal liquide selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une première bague d'étanchéité (22) est disposée dans une première rainure (24) desdits composants internes (18) de la pompe et est arrangée pour venir en contact avec ladite enveloppe (12) afin de réaliser une étanchéité entre cette dernière et les composants internes (18) et pour permettre un

mouvement relatif entre ladite enveloppe (12) et lesdits com-

posants internes (18).

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3. Pompe à métal liquide selon la revendication 2, caractérisée

en ce que des secondes bagues d'étanchéité (50, 54) sont dis-

posées dans des secondes rainures (52, 56) de ladite cage de roue (38), ces secondes bagues d'étanchéité (50, 54) étant arrangées pour venir en contact avec ledit diffuseur (42) et pour permettre un mouvement relatif entre ladite cage (38) et

ledit diffuseur (42).

4. Pompe à métal liquide selon l'une quelconque des revendi-

cations 1, 2 ou 3, caractérisée en ce qu'un certain nombre de butoirs (48) sont associés à ladite section inférieure (16)

et audit diffuseur (42) afin de supporter ce dernier.

5. Pompe à métal liquide selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit diffuseur (42) comporte une buse d'évacuation radiale s'étendant à l'intérieur et qui est reçue à glissement dans une ouverture de sortie (46) de ladite section inférieure (16) de la pompeo