FR2480482A1

FR2480482A1 - Surregenerateur a sel fondu a accelerateur du type a fluide unique

Info

Publication number: FR2480482A1
Application number: FR8107449A
Authority: FR
Inventors: Kazuo Furukawa; Kineo Tsukada; Yasuaki Nakawara; Toshihiko Ohmichi; Hideo Ohno
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-04-15
Filing date: 1981-04-14
Publication date: 1981-10-16
Also published as: CA1183287A; GB2073938A; GB2073938B; DE3113238C2; DE3113238A1; FR2480482B1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN SURREGENERATEUR A SEL FONDU A ACCELERATEUR DU TYPE A FLUIDE UNIQUE. CE SURREGENERATEUR COMPREND UNE CUVE DE REACTEUR NUCLEAIRE 4 A SEL FONDU, UN ECHANGEUR DE CHALEUR 8 ET UNE POMPE 9 POUR FAIRE CIRCULER UN SEL FONDU DANS CE REACTEUR NUCLEAIRE ET CET ECHANGEUR DE CHALEUR, LA CUVE 4 EST UNE CUVE CYLINDRIQUE DONT LES EXTREMITES SUPERIEURE ET INFERIEURE SONT FERMEES ET ELLE EST CONSTITUEE D'HASTELLOY N POUR UN FLUORURE FONDU A PHASE UNIQUE CONTENANT DU THF ETOU DU UF AVEC UN FLUORURE DE METAL ALCALIN ETOU UN FLUORURE DE METAL ALCALINO-TERREUX JOUANT LE ROLE DE CIBLE ET DE COUVERTURE; ELLE EST EQUIPEE D'UN BOUCLIER DE GRAPHITE 5, 6 REVETANT LA PAROI INTERIEURE ET ELLE PRESENTE UN ORIFICE 1 A SON EXTREMITE SUPERIEURE. UN TUBE ACCELERATEUR LINEAIRE DESTINE A PRODUIRE UN FAISCEAU DE PARTICULES RAPIDES DE CHARGES TELLES QUE DES PROTONS, EST MONTE SUR CETTE CUVE DE FACON A CE QUE CES PARTICULES SOIENT INJECTEES DIRECTEMENT SUR LA SURFACE LIQUIDE DU SEL FONDU DANS LA CUVE A TRAVERS CET ORIFICE 1.

Description

La présente invention concerne un appareil pour une rêaction chiuaique

nucléaire utilisant un sel fondu. Plus précisément, la présente invention concerne un suzrrégqénrateur à sel fondu à accélérateur du type 5.;llide unique ut isant les neutrons produits par une reaction de spallation d'un noyau lourd provoquée par

une particule rapide telle qu"un proton.

Un réacteur à sel fondu est un réacteur dans equel on fait circul er un combustible liquide (sel

fondu) à travers un modérateur de graphite pour provo-

quer une fission nucléaire, ce concept ayant été dévelop-

pu par OPRDL entre 1947 et 19760 On obtient dans le reaceulr a sel fondu une température élevée sous faible pression de travail comnte tenu du type de sel fondu et, du fait que ce combustible est liquide, le réacteur présent-e les cearactéristiques suivantes ) i1 n9est pas nëcessaire de produire et d'assembler des aiguilles de comb ustbles; 2) On évite les endommagements dûs aux radiations et on obtient simultanément un transport de chaleur $ j 3) La vitesse de renouvellement du combustible nucléaire

est satisfaisante car la durée du retraitement du combus-

tible est très courte puisque celui-ci est effectué sur place; 4) On peut faire fonctionner le réacteur avec un faible exces de réactivité puisque le combustible peut être échangé en continu au cours du fonctionnement; ) Par conséquent, celui-ci peut jouer le rôle de réacteur

surrégénérateur à fission thermique puisque le protacti-

nium et les produits de fission peuvent être éliminés en

continu.

Ces caractéristiques sont essentielles dans le cycle du combustible nucléaire2 en particulier en ce qui

concerne la quantité totale d'uranium naturel nécessaire.

En effet, un réacteur à sel fondu dont le rapport de sur-

régénération est de 1,07, offre pratiquement les mêmes

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performances qu'un réacteur surrégénérateur rapide

ayant un rapport de surrégénération de 1,4.

Des recherches sont actuellement poursuivies dans ce dcmaine sur un surrégénérateur à accélérateur utilisé pour produire des matériaux fissiles, afin d'absorber dans des matières fertiles des dizaines de neutrons qui sont libérés par une réaction de spallation d'un noyau lourd provoquée par des protons, etc. d'une énergie de l'ordre de 0,5 à 1,5 GeV et pour incinérer

les élémntents transuraniens et d'autres déchets radio-

actifs. La demanderesse s'est intéressée à ce problème

et a proposé certaines solutions.

En ce qui concerne la production de neutrons libérés par une réaction de spallation d'in noyau lourd par une particule rapide telle qu'un proton d'une énergie d'environ 0,5 à 1,5 GeV, la demanderesse a déjà effectué des recherches sur l'utilisation d'un sel ondu exempt de dangers d'endorlagements par les radiations dues à

la particule, servant à éliminer la chaleur et à réarran-

ger le combustible, ainsi que sur l'absorpzion de neu-

trons dans une matière fertile contenue dans le sel fondu pour produire des matériaux fissiles et séparer les produits de la spallation tels que le tritium formé, tout en produisant de l'électricité en se servant de la chaleur dégagée, et a déjà déposé une demande de brevet

japonais (demande de brevet japonais n 27178/78).

Cette demande a pour objet une invention concernant un surrégénérateur à sel fondu à accélérateur, dans lequel on injecte un faisceau de protons provenant d'un tube accélérateur dans une cible constituée par un sel fondu tel que KF-NaF-BeF2-AnF3 contenu dans un récipient cible à travers une fenêtre, pour incinérer le transuranien An et produire des neutrons, et dans lequel une couverture de sel fondu contenant du 232Th, du 238U, etc... contenu

dans un récipient formant couverture entourant le réci-

pient cible, est transmutée en matières fissiles telles que du 233 U et du 239Pu, etc..., en absorbant les

neutrons mentionnés ci-dessus.

La présente invention a pour but de fournir un surrégénérateur à sel fondu à accélérateur, de conception améliorée, présentant une fiabilité technique, une sécurité et un rendement plus élevés0 L'invention a également pour but de fournir un surrégénérateur à sel fondu à accélérateur capable de produire efficacement des matières fissiles et, dans

certains cas, du tritium.

En outre, l'invention a pour but de fournir un surrégénérateur à sel fondu à.accélérateur capable d'évacuer le tritium produit dans un sel réfrigérant par

l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur et de le sépa-

rer tout en recueillant de la chaleur.

Les études actives menées par la demanderesse pour atteindre ces buts l'ont conduite à concevoir un surrégénérateur à sel fondu à accélérateur amélioré, en réunissant la cuve cible et la cuve couverture de façon à utiliser du fluorure fondu à une seule phase contenant du ThF4 et/ou du UF, jouant à la fois les rôles de cible

et de couverture, résolvant ainsi le problème de l'endom-

magement de la cuve cible par les radiations et simpli-

fiant la structure du réacteur. Cependant, le surrégéné-

rateur à sel fondu et à accélérateur présente encore le défaut que la fenêtre laissant passer le faisceau de protons injecté est à. double structure, de telle sorte qu'on force l'hélium dans l'interstice qu'elle comporte

et qu'au cas o cette fenêtre se brise, on doit inter-

rompre le fonctionnement du réacteur pour remplacer à distance la fenêtre. La demanderesse a en outre trouvé en approfondissant ses recherches que la quantité de vapeurs dégagées par le sel fondu est si faible qu'on peut le manipuler sans la fenêtre, en utilisant un système de pompage différentiel, et a conçu un surrégénérateur à

sel fondu à accélérateur du type à un seul fluide, caracté-

risé en ce que, dansun système comprenant une cuve de réacteur nucléaire à sel fondu, un échangeur de chaleur et une pompe pour mettre en circulation le sel fondu

dans cette cuve de réacteur nucléaire et dans cet échan-

geur de chaleur, la cuve de réacteur nucléaire est une cuve cylindrique en Hastelloy N fermée à ses extrémités supérieure et inférieure, dont la paroi intérieure est recouverte d'un bouclier de graphite et qui comporte un orifice à son extrémité supérieure, et en ce qu'un

accélérateur linéaire est installé sur cette cuve cylin-

drique sans intercaler de fenêtre entre ceux-ci, de façon à pouvoir injecter des particules de charge rapides telles que des protons directement sur la surface du sel fondu dans la cuve par l'intermédiaire d'un système de

pompage différentiel.

- La figure 1 est une représentation schématique d'un premier type de surrégénérateur à sel fondu à accélérateur de l'invention; - la figure 2 est une représentation schématique

du surrégénérateur à sel fondu à accélérateur antérieure-

ment proposé par la demanderesse et faisant actuellement l'objet de la demande de brevet japonais n0 27178/78; et - la figure 3 est une représentation schématique

d'un second type de surrégénérateur à sel fondu à accélé-

rateur du type à fluide unique de l'invention.

Pour faciliter la compréhension des caractéris-

tiques structurelles et pour montrer les avantages four-

nis par le surrégénérateur à sel fondu à accélérateur de l'invention, on décrit tout d'abord ci-dessous le surrégénérateur représenté sur la figure 2. Sur cette figure 2, un faisceau provenant d'un tube accélérateur 12 situé à l'une des extrémités de la cuve cible 11 est injecté sur une cible constituée par du sel fondu 14 contenu à l'intérieur de la cuve cible 11 et à travers une fenêtre 13. Le sel fondu cible 14 est refroidi par une couverture de sel fondu 16 dans une cuve couverture 15 entourant la cuve cible 11, tout en étant entraîné par une pompe ou par convection naturelle. La'couverture de sel fondu 16 utilisée contient du Th, du 3 U,

etc o. et des aatiéres fissiles sont obtenues par absorp-

tion des neutrons produits dans le sel fondu cible 14o L nergis s2ervant à ia production d él ctricité et à dauentres uti.-isations peut ëtre recueillie par les sels fondus c uverture ou cible 2 des tempéeratures élevées. La figure 1 représente le premier type de

úsurrégnérateur à sel fondu a accélérateur de inven-

ti n, qui est caractérisé en ce que la cuve cible et la cave couverture sont r'-unies en une seule cuve, de telle 0 sorte qu'un seul fluorure fondu contenant du ThF et/ou du UFJ peut jouer le ro!e de cible et de couverture, et en ce qu'un faisçean provenant d'un tube accélérateur stu al ne des etrêmités de la cuve du réacteur 1 est injectésur un stel fondu 5 contenu dans la cuve du !5 r-sacteur 1 & travers les fenêtres 3 et 4. Une pompe 6 fai- cireuler le sel fon du 5 provenant de la cuve du réacteur 1 dkns oun échangeur de chaleur 7 et le rernvoie eans cette cuve

En adoptant cette structure, le surrégénéra-

teur à sel fondu à accélrateur présente les avantages suivants 1) Résolution du problème de l'endommagement de la cuve cible par les radiations;

2) On peut utiliser une fenêtre de grande largeur et ré-

Eoudre en grande partie le problème posé par l'endommnage-

ment du Matériau constituant la fenêtre et la structuredu coeur se simplifie beaucoup. Un surrégénérateur à sel fondu L accélérateur ayant une structure telle que celle représentée sur la figure 1, est décrit ciaprès de façon

plus détaillée sous forme d'un mode de réalisation.

On utilise comme faisceau un faisceau de protons de 1 GeV et de 300,iA. Le faisceau est dispersé d'environ par un champ magnétique etest. injecté de façon prati- quement uniforme dans une fenêtre de 1500 mm de diamètre effectif" qui est constituée par des fenêtres 3 et 4. La fenêtre 3 est constituée d'une plaque mince de Zir-alloy et la fenêtre 4 est constituée d'une plaque mince De Nb ou de Mo. Une plaque de protection thermique constituée par unefeuille de AI est placée sur la surface supérieure de la fenêtre 4. On fait circuler de l'hélium gazeux dans]. 'espace entre les fenêtres 3 et 4 sous 0,1 à 0,5 atmosphère. Même si la fenêtre 3 se brise on n'observera qu'une fuite d'He. Au cas ou la fenêtre 4 se casse, on ne le détecte pas jusqu'à ce qu'environ 1,2 atmosphères de sel fondu (à proximité de la fenêtre) commencent à fuire dans l'espace d'He. Lorsqu'une fuite se produit,

on interrompt le fonctionnement du réacteur et on rempla-

ce la fenêtre. La cuve du réacteur 1, la pompe 6, l'échan-

geur de chaleur 7, les petits tubes 8 et la canalisation

10 sont constitués d'Hastelloy N (alliage de Ni-Mo-Cr).

Le sel fondu 5 a pour composition LiF-BeF2-ThF4 (72-16-12

moles %, point de fusion:500 C).

Il est à noter que le Li utilisé est à l'état naturel. La température d'entrée est de 550 C et la température de sortie de 700 C. La cure de réacteur

présente un diamètre et une profondeur d'environ 6 m.

Comme sel réfrigérant, on utilise du NaBF4 à 8 moles % de NaF. Une très faible quantité (environ 300 ppm) d'eau restant dans le réfrigérant et du tritium produit subissent une transmutation dans les petits tubes 8 constitués d'Hastelloy N et pénètrent sous forme de

THO, de T20, etc... dans le gaz de couverture se trou-

vant dans le système de canalisation du sel réfrigérant.

Ceux-ci sont séparés et recueillis de façon à produire du tritium. Le rendement quotidien en tritium est d'environ 30 g. Le rendement quotidien en uranium 233 est d'environ 300g, mais celui-ci n'a pas été prélevé, afin d'en utiliser une partie comme source de neutrons pour

une réaction de fission nucléaire.

Le surrégénérateur à sel fondu et à accéléra-

teur décrit ci-dessus présente en outre les caractéris-

tiques et avantages suivants 1) La constitution générale du réacteur est d'une grande simplicité; 2) Bien que la quantité de sel fondu utilisé s'élève à environ 800 tonnes, celui-ci est très peu onéreux puis- qu'on utilise du Li et du Th naturels;

3) On peut utiliser du Be dans la réaction de multipli-

cation des neutrons (n, 2n); 4) On peut directement immerger du graphite dans les sels fondu et il n'y a pas de problème avec l'Hastelloy N; ) Le traitement et la technique de séparation du tri- tium sont simples et bien connus de sorte que la mise au point d'une nouvelle technique et de nouveaux appareils

n'est pas exigée..

6) La fuite de sel fondu (contamination du tube accélé-

rateur0 etc o.O) ne peut se produire tant que les fenêtres 3 et 4 ne sont pas simultanément brisées. Le sel fondu est maintenu sous une pression suffisamment basse;

7) Les matières fissiles sont en très faible concentra-

tion et ne comprennent que des substances chimiques stables, et la régulation du tritium est simple. Si l'on craint qu'il se produise une fuite de tritium de la cuve de réacteur et des canalisations, il est souhaitable d'utiliser une cuve double; et 8) Si l'on préfère ne pas mélanger de H20 à du T20, on peut préalablement remplacer le H20 contenu dans le sel

fondu par du D20.

Si l'on se réfère maintenant à la figure 3 qui représente un second type de surrégénérateur à sel fondu à accélérateur de l'invention qui est caractérisé en ce qu'il comporte un système de pompage différentiel à nombreux orifices pour un faisceau provenant d'un tube accélérateur au lieu de la fenêtre utilisée dans le surrégénérateur à sel fondu à accélérateur du premier type de l'invention décrit ci-dessus0 de sorte que le faisceau est injecté directement sur la surface du sel fondu sans traverser la fenêtre, la référence 4 représente une cuve de réacteur nucléaire cylindrique de 7 m de diamètre et de 8 m de hauteur réalisée en Hastelloy N (alliage Ni-M4o-Cr) de 50 mm d'épaisseur dont les extrémités supérieure et infé- rieure sont fermées. L'intérieur de la cuve 4 est, à l'exception d'un orifice, entièrement revêtue de deux couches d'un bouclier de graphite 5 et 6 ayant chacune une épaisseur d'environ 50 cm. Au centre de la partie supérieure de la cuve 4, un orifice 1 d'environ 5 cm de diamètre est pratiqué dans la cuve- 4 et dans les deux couches de graphite 5 et 6, et un faisceau de protons de 300 mA accélérés dans un accélérateur linéaire 17 de

1 GeV installé au sommet dela cuve 4, est injecté directe-

ment sur la surface liquide du sel fondu constitué par du 7LiF-BeF2-ThF4 (64-18-18 moles %) contenu dans la cuve 4 par l'orifice 1. A l'extrémité supérieure de la paroi de la cuve 4, se trouvent quatre entrées de sel fondu 2

ayant un diamètre de 60 cm-et traversant la paroi laté-

rale de la cuve 4 et les couches de graphite 5 et 6, et dans la paroi latérale à proximité du fond, se trouvent quatre sorties de sel fondu 3 de 60 cm de diamètre et

qui sont recourbées de façon à empêcher un effet de cana-

lisation des neutrons. Un sel fondu à 5800C s'écoulant dans la cuve 4 avec un débit total d'environ 5 m3/seconde par les entrées 2 est chauffé à 680'C par la chaleur dégagée par les protons provenant de l'accélérateur linéaire à 1 GeV et sort par les sorties 3. Le sel fondu sortant de la cuve 4 est introduit dans un échangeur de chaleur 8 par l'intermédiaire d'une canalisation 7 et transfert la chaleur à un sel réfrigérant NaBF4-NaF (92-8

moles %) de façon à produire de l'électricité par l'inter-

médiaire de vapeur. Le rendement est de 42% et on peut

obtenir une production d'électricité d'environ 800000 KWe.

Une pompe centrifuge 9 du type à surface liquide libre 248g04829 est uti!ise pour faire- circuler le sel fondu et une colonne D liquide est!nstallee au-iessus de ceile-cio Le diamètre Ce la colonne est faible de façon i ce 3 tell soi sensib le aux f lu tuatiots du niveau liquide et prmett.e-. la régla.tin du niveau du liquide coneenu dans la cuvre 4 Une partie du sel fondu en circulation est jete dans le système I environ 1o i/s. par une canalisation 18 située à proximité de l'orifice! de fagon _ov(oquer la formation d-'un tourbillon au centre Q 'duquel les protons sont injectés. On évite ainsi que la surface liquide du se. fondu soit stagnante et cela parmer de produire des neutrons dans une zone profonde du systéme eloi gnée de la surface, afin de faciliter ladsorpt on des neutrons et de fournir une meilleure !5 roteccon contraez ceuw Cio La régulation de la surface

u!iuide s 'effectue t o'i d 'abord en maintenant la dif-

-erence du niveau de li quide dans une gamme d environ 3 W de f-.cO i obtenir un écuilibre avec la pression de !a pompe i vide et du gaz ee c. ouverture (He) quZ est de 2') 0,99 artm et en ajustant également la vitesse de rotatidn de la pompe, en agissant sur une soupape de régulation

, en contrl8ant la pression de gaz dans la zone supé-

rieuree etc,. Les sels fondus s'accumulant dans la pompe sont évacués dans un réservoir de stockage 12 par

l'intermédiaire d'une canalisation de trop plein Il.o Au-

dessus ue lJextrémité supérieure de la cuve 4, se trouvent

un orifice 13, un obturateur 14 et un système de produc-

tion de vide 15 permettant d'éliminer les gaz qui se déga-

gent. Les vapeurs de sel fondu se déposent non seulement sur un piège à vapeur 16, mais également sur la plaque de l'orifice 13 et en d'autres endroits, mais la vapeur se

trouvant au-dessus de la partie inférieure de l'obtura-

teur 14 et du piège à vapeur 16 peut, si nécessaire, être lavée en faisant monter le niveau de sel fondu. Cependant, il est nécessaire que le piège à vapeur 16 soit remplacé fréquemment puisque des produits de spallation y sont piégés. L'obturateur 14 est fermé lorsqu'on n'injecte pas 245o0482 Zfi de faisceaux de protons. Au-dessus de i 'obturateur 14, se trouve un système de pompage différentiel comportant plusieurs dizaines de plaques à orifices d'environ 50 Dmm

de diamètre servant à maintenir un haut degré de vide.

On fait fonctionner en continu le reacteur pendant une période de 6 mois à un an et environ 800 kg de 23U sont produits pendant un an. Une entaille est pratiquée dans la couche de graphite 6 de façon à pouvoir adsorber et éliminer une partie des produits de spallation. La teneur en 233UF4 produit dans le sel fondu pendant le fonctionnement du réacteur est inférieure à O,1 mole % de sorte qu'on ne se heurte à aucun risque de criticité, etc... (l'absorption de neutrons par le 233U pour la

fission nucléaire est au contraire utile pour la surréaé-

nération de neutrons, de sorte qu'il ne se produit pas

de perte notable). Cependant, afin d'accélérer l'élimina-

tion au cours du 3ème mois et ultérieurement, on peut traiter chimiquement un total de 400 tonnes de sel par lots de 30 tonnes pour éliminer le 233U et une partie

des produits de la réaction de spallation nucléaire.

Même s'ils ne sont pas soumis à une séparation, la quan-

tité totale de produits résultant de la réaction de spallation nucléaire accumulés en un an est de 30 à 40 kg et on peut facilement séparer le He et d'autres gaz rares ainsi que le 1H,2H, 3H, etc,.. qui s'y trouvent, et il

n'est pas difficile de maintenir les teneurs en impure-

tés de divers types en dessous de 1 ppm. On peut éliminer les gaz rares produits au moyen d'un système à vide et d'un système de pompe à gaz. Le tritium produit sort

principalement sous forme d'eau dans le système d'évacua-

tion de gaz du sel réfrigérant secondaire et est recueilli.

Le traitement des produits de fission est déjà connu.

Bien que le 7LiF-Be F2-Th F4 (64-18-18 moles

%) ait été utilisé comme sel fondu dans ce mode de réali-

sation, on peut utiliser comme sel fondu les mélanges suivants de fluorures de métaux alcalins et/ou de métaux

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alcalino-terreux contenant une concentration aussi éle-

vée que possible en matières nucléaires pères ThF4 et

UF4, présentant un point de fusion et une viscosité fai-

bles ainsi qu'une compatibilité satisfaisante avec l'Hastelloy N: 7LiF=BeF2-ThF 76=16-12 moles % 267i18-5 oles 4 67-là-15 moles % 64-18-18 moles % 71- 9-20 moles % 7LiF-ThF4 71-29. moles % 7LiF-NaF-ThF 43,5-32,524 moles % 54,5-13,5-32 moles % 7LiF-UFP 71-19 moles % 7LiF-NaF-UF4 43,524,3-32,3 moles % ,4-24,6-40 moles % 7LiF-RbF-UF4 60-10-30 moles % 57-1033 moles % NaF-KF-UFj 47-29-38 moles % NaF-RbF-UF4 47-31-22 moles % -2728 moles %

I1 est à noter que dans les sels fondus ci-

dessus, le 7LiF peut être partiellement remplacé par du _LiF pour la production de tritium. En utilisant un sel fondu tel que deux cités à titre d'exemple ci-dessus, conmme le sel fondu ternaire LiF-BeF2-ThF4, on produit du tritium ainsi que du 233U et on prépare progressivement un combustible pour surrégénérateur à sel fondu. Dans

le surrégénérateur à sel fondu à accélérateur de l"inven-

tion, il se forme des actinoides et, bien qu'ils soient présents en très faible quantité, on peut obtenir une extinction des actinoides en remplaçant une partie (moins d'environ 0,1 mole %) de ThF4 dans un sel fondu tel que

le LiF-BeF2ThF4a par du AnF3(oa An est un élément acti-

ino'de). Cela signifie que dans le surrégénérateur à sel fondu à accélérateur de l'invention, la surrégénération de 233U et la production de tridtum qui sont les principaux buts de l'invention, peuvent être réalisées et que le traitement d'extinction des actinoldes et des produits de la fission peuvent être simultanément effectués en

modifiant judicieusement la composition de sel fondu.

Comme le montre la description ci-dessus, le

surrégénérateur à sel fondu à accélérateur du type à fluide unique de l'invention offre les avantages suivants: 1) On peut produire des matières fissiles sans utiliser aucune matière fissile. De plus, on peut produire avec ce réacteur d'une puissance d'environ 800000 KWe environ

800 kg de 233U (ou de 239PU) pendant un an.

2) Le sel fondu utilisé peut servir de sel combustible

pour le surrégénérateur à fission à sel fondu (ou conver-

tisseur) tel qu'il est en ajustant sa composition. Dans ce cas, cela peut s'effectuer sans utiliser d'uranium ou d'uranium ou de plutonium enrichis. Cela signifie que ce

système est indépendant des autres technologies d'ingé-

niérie nucléaire.

3) La production d'énergie électrique peut dépasser la

consommation d'énergie domestique d'environ 200000 kWe.

Cela signifie qu'il n'est pas nécessaire de consommer

de l'énergie électrique.

4) En ce qui concerne la sécurité, (a) la structure est très simple et on ne doit pas rencontrer de difficultés; b) aucune substance combustible ou explosive n'est présente, et (c) le réacteur se trouve dans un état suffisamment sous-critique pour que l'ajustement de la composition chimique ou l'utilisation d'un mécanisme de barres de commande ne-soit absolument pas nécessaire

pour ajuster la réactivité nucléaire.

En conséquence, le réacteur peut être conçu raisonnablement sans restriction quant à l'éventail des matières nucléaires; et - E48o482 j La tecehrigue du se!:fondu comportant un traitemernt chimique peut ôtre utiL1isde à grande 5chelle. En outre, ie DroDuit de ia spal1 a'tion nuci aire est en faible conce7tr.tz'i n1 ce cui psrmet de le treaiter sans i X f::icu!Lta o

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Claims

REVENDICATIONS

1. Surrëgénérateur à sel fondu à accélérateur du type à fluide unique, caractérisé en ce qcue, dans un système comprenant une cuve de réacteur nucléaire {4) à sel fondu, un échangeur de chaleur (8) et une pcmpe (9) pour faire circuler un sel fondu dans ce réacteur nucléaire et cetéchangeur de chaleur, cette cuve de réacteur nucléaire (4) est une cuve cylindrique dont les extrémités supérieure et inférieure sont fermées et est constituée d'Hastelloy N pour un fluorure fondu à phase unique contenant du ThF4 et/ou du UF4 avec un fluorure

de métal alcalin et/ou un fluorure de métal alcalino-

terreux jouant le rôle de cible et de couverture, en ce

qu'elle est équipée d'un bouclier de graphite (5,6) re-

vêtant la paroi intérieure, en ce qu'elle présente un orifice (1) à son extrémité supérieure et en ce qu'un

tube accélérateur linéaire destiné à produire un fais-

ceau de particules rapides de charges telles que des protons, est monté sur cette cuve de façon à ce que ces particules soient injectées directement sur la surface

liquide du sel fondu dans la cuve à travers cet orifice(l).

2. Surrégénérateur selon la revendication 1,ca-

ractérisé ence que le bouclier de graphite est composé

de deux couches.

3. Surrégénérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cuve présente une ou plusieurs entrées (2) pour le sel fondu à l'extrémité supérieure de la paroi cylindrique et une ou plusieurs sorties (3) de formes incurvées dans le bouclier de graphite à

proximité de l'extrémité inférieure.

4. Surrégénérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice est équipé d'une fenêtre composée de deux plaques séparées par un espace dans

lequel on fait circuler de l'hélium gazeux.

24o0482 oSurrégénérateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'une de ces plaques est une plaque mince de Zircalloy et en ce que l'autre plaque est une plaque mince de Nb ou de Mo recouverte d'une feuille d'aluminium a sa surface supérieure. 6. Surrégénérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice est un système de pompage

différentiel à nombreux orifices.

7. Surrégénérateur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un jet (18) est fourni à proximité de cet orifice pour injecter une partie du sel fondu en circulation dans cette cuve et former un tourbillon au

centre de la surface liquide du sel fondu.

8. Surrégénérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on recueille de la chaleur et du tritium provenant du sel fondu en circulation dans cet

échangeur de chaleur au moyen d'un sel réfrigérant.

9. Surrégénérateur selon l'une quelconque

desrevendications 1 à 8, caractérisé en ce que le sel

fondu utilisé est du 7LiF-BeF2-ThF4 ayant comme composi-

tion: 76-16-12 moles %, 67-18-15 moles %, 64-18-18 moles % ou 71-9-20 moles % 10.Surrégénérateur selon l'une quelconque des

revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ce sel fondu

utilisé est du 7LiF-Th-F4 ayant comme composition:

71-29 moles %.

11.Surregénérateur selon l'une quelconque des

revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ce sel fondu

utilisé est du 7LiF-NaF-ThF4 ayant la composition sui-

vante a 43,5-32,5-24 moles % ou 54,5-13,5-32 moles %.

12. Surrégénérateur selon l'une quelconque des

revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ce sel fondu

utilisé est du 7LiF-UF4 ayant comme composition

71-19 moles %-

13.o Surr6générateur selon l'une quelconque des

revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ce sel fondu

utilisé est du 7LiF-NaF-UF4 ayant comme composition:

43,5-24,3-32,2 moles % ou 35,4-24,6-40 moles %.

14. Surrégénérateur selon l'une quelconque des

revendications i à 8, caractérisé en ce que ce sel fondu

utilisé est du 7LiF-RbF-UF4 ayant comme composition:

-10-30 moles % ou 57-10-33 moles %.

15. Surrégénérateur selon l'une quelconque des

revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ce sel fondu

utilisé est du NaF-KF-UF ayant comme composition:

47-29-38 moles %.

16. Surrégénérateur selon l'une quelconque des

revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ce sel fondu

utilisé est du NaF-RbF-UF4 ayant comme composition:

47-31r-22 moles % ou 45-27-28 moles %.

17. Surrégénérateur selon l'une quelconque

des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que ce

7LiF est partiellement ou totalement remplacé par du LiF

pour la production de tritium.