FR2568363A1 - Echangeur de chaleur de secours pour le refroidissement du fluide primaire d'un reacteur nucleaire et procede de montage de cet echangeur de chaleur - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ECHANGEUR DE CHALEUR DE SECOURS POUR LE REFROIDISSEMENT DU FLUIDE PRIMAIRE D'UN REACTEUR NUCLEAIRE. IL COMPORTE DEUX PLAQUES TUBULAIRES 18, 19 PLACEES DE FACON COAXIALE, HORIZONTALEMENT ET AU MEME NIVEAU, POUR LA FIXATION DES TUBES 28 DU FAISCEAU 17. LA PLAQUE ANNULAIRE EXTERNE 18 EST FIXEE SUR SA FACE SUPERIEURE A UNE VIROLE 15 LA RELIANT A LA BRIDE DE SUPPORT DE L'ECHANGEUR. LA PLAQUE ANNULAIRE EXTERNE 18 ET LA PLAQUE CENTRALE CIRCULAIRE 19 SONT RELIEES PAR DES VIROLES COURTES 20, 23 RELIEES ENTRE ELLES PAR UNE PIECE EN Y 22. LES TUBES 28 COMPORTENT CHACUN UNE PARTIE DROITE 28A RELIEE A LA PLAQUE CENTRALE 19, UNE PARTIE COUDEE 28B, UNE PARTIE DROITE DE RETOUR 28C, UNE PORTION CIRCULAIRE HORIZONTALE 28E SUR ENVIRON UN TIERS DE CIRCONFERENCE ET UNE PARTIE EXTREME 28F RELIEE A LA PLAQUE EXTERNE 18. L'INVENTION S'APPLIQUE, EN PARTICULIER, AUX REACTEURS NUCLEAIRES A NEUTRONS RAPIDES REFROIDIS AU SODIUM LIQUIDE.

Description

Echangeur de chaleur de secours pour le refroidissement du fluide primaire

d'un réacteur nucléaire et procédé de montage de cet échangeur de chaleur L'invention concerne un échangeur de chaleur de secours pour le refroidissement du fluide primaire d'un réacteur nucléaire dont le coeur

constitué par des assemblages combustibles dégageant de la chaleur est plon-

gé dans un fluide primaire contenu dans une cuve.

Dans le cas des réacteurs nucléaires à neutrons rapides, le flui- de primaire de refroidissement du réacteur est généralement constitué par

du sodium liquide remplissant une cuve en acier inoxydable de grandes dimen-

sions fermée par une dalle horizontale de forte épaisseur.

Lorsqu'on arrête le réacteur après un certain temps de fonctionne-

ment, il est nécessaire de continuer le refroidissement des assemblages du coeur puisqu'il subsiste une certaine radio-activité résiduelle génératrice

de chaleur dans ce coeur.

Dans les réacteurs nucléaires de grande puissance, la quantité de chaleur à évacuer est importante et l'on utilise généralement le circuit

principal d'échange de chaleur du réacteur pour réaliser son refroidisse-

ment après arrêt. Ce circuit comporte, dans le cas des réacteurs de type in-

tégré, des échangeurs intermédiaires sodium-sodium et des pompes pour met-

tre en circulation le sodium primaire. Ces pompes fonctionnent à faible vi-

tesse pendant le refroidissement après arrêt.

Cependant, si un incident technique provoque un arrêt du fonction-

nement normal du circuit principal de refroidissement, le coeur ne peut plus être refroidi suffisamment. L'échauffement excessif du coeur peut

conduire à des accidents très graves si bien qu'on prévoit un circuit de re-

froidissement de secours totalement distinct du circuit principal, d'une

grande simplicité et d'une grande fiabilité.

Un tel circuit de secours comporte un échangeur de chaleur sodium-

sodium en partie immergé dans le fluide primaire du réacteur. Cet échangeur de chaleur comporte un faisceau de tubes à l'intérieur desquels circule du sodium secondaire qui s'échauffe au contact du sodium primaire contenu dans

la cuve du réacteur. Le sodium secondaire mis en circulation dans le fais-

ceau est lui-même refroidi à l'extérieur de la cuve du réacteur, dans un

échangeur sodium-air.

Dans le cas de réacteurs à neutrons rapides de forte puissance,

par exemple 1500 ou 1800 MWe, il est nécessaire d'utiliser plusieurs échan-

geurs de secours sodium-sodium plongeant dans la cuve du réacteur. Il est nécessaire de limiter le nombre de ces échangeurs de secours sodiumsodium, pour des questions de coût et pour réduire le nombre de passages dans la dalle du réacteur. Les échangeurs de secours sodium-sodium doivent donc être de taille relativement importante. Ces échangeurs de chaleur subissent d'autre part des sollicitations thermiques très importantes, si bien que

leur conception pose des problèmes techniques difficiles à résoudre.

Les échangeurs de secours sodium-sodium sont la plupart du temps

du type à faisceaux de tubes en épingle plongeant directement dans le so-

dium primaire. Ces tubes sont placés à l'intérieur d'une virole externe ou-

verte à sa base et percée sur une grande partie de sa surface latérale. Les

tubes en U sont reliés à l'une de leurs extrémités à une première plaque tu-

bulaire et à leur autre extrémité à une seconde plaque tubulaire décalée par rapport à la première suivant la hauteur de l'échangeur de chaleur. Ces plaques tubulaires permettent d'envoyer le sodium secondaire dans les tubes

à la partie centrale de l'échangeur et de le récupérer à sa partie périphé-

rique. Le sodium refroidi descend dans les branches des tubes situées à la

partie centrale de l'échangeur et remonte par les branches des tubes si-

tuées à la périphérie de celui-ci. Pendant son parcours dans les tubes, le sodium liquide secondaire s'échauffe en contact thermique avec le sodium

primaire par la paroi des tubes. Il en résulte des différences de températu-

re très importantes entre les différentes parties de l'échangeur. Celuici peut également connattre des variations de température importantes dans le

temps. Il en résulte des contraintes thermiques qui peuvent être très éle-

vées dans certaines parties de l'échangeur et il est nécessaire de conce-

voir des échangeurs d'une structure telle qu'elle permette de réduire ces

contraintes thermiques jusqu'à des niveaux acceptables.

En outre, les tubes constituant le faisceau d'échange doivent être entretoises de façon efficace, pour éviter leur déplacement relatif sous l'action de la chaleur et sous l'action des vibrations. Il en résulte

des problèmes difficiles à résoudre pour le montage de l'échangeur de cha-

leur.

Le but de l'invention est donc de proposer un échangeur de cha-

leur de secours pour le refroidissement du fluide primaire d'un réacteur nu-

cléaire contenu dans une cuve comportant une plaque de fermeture sensible-

ment horizontale et renfermant le coeur du réacteur immergé dans le fluide

primaire, comportant une bride de support reposant sur la plaque de fermetu-

re, un faisceau de tubes d'échange pliés en épingle et fixés sur deux pla-

ques tubulaires, une virole cylindrique à axe vertical enveloppant le fais-

ceau qui est plongé dans le fluide primaire et un circuit d'alimentation des tubes du faisceau en fluide d'échange thermique comportant un moyen de refroidissement du fluide d'échange échauffé par le fluide primaire disposé à l'extérieur de la cuve, échangeur de chaleur qui permette de limiter les contraintes thermiques dans ses différents éléments constituants et qui

soit d'une structure simple et permettant un montage facile.

Dans ce but, les deux plaques tubulaires sont placées de façon co-

axiale horizontalement et au même niveau, l'une de ces plaques tubulaires de forme annulaire située de façon périphérique par rapport à la seconde plaque centrale de forme circulaire étant fixée à une virole à axe vertical située au-dessus des plaques tubulaires et reliant celles-ci à la bride de support et à une seconde virole coaxiale à la première, située en-dessous

des plaques tubulaires et portant une pièce de raccord d'une troisième viro-

le reliée à la plaque tubulaire centrale, et chacun des tubes du faisceau comporte une partie droite verticale reliée à la plaque tubulaire centrale, une partie coudée pour le retournement du

tube, une partie droite verticale de retour, une portion circulaire horizon-

tale sur environ un tiers de circonférence et une partie verticale se rac-

cordant à la plaque tubulaire périphérique.

L'invention est également relative à un procédé de montage de l'6-

changeur de chaleur.

Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décri-

re, à titre d'exemple non limitatif, un échangeur de chaleur de secours

d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides refroidi par du sodium liquide.

La figure 1 est une vue en élévation de l'échangeur de chaleur de

secours en position dans la cuve d'un réacteur nucléaire à neutrons rapi-

des.

La figure 2a est une vue en coupe par un plan vertical de symé-

trie de la partie supérieure de l'échangeur de chaleur de secours représen-

té à la figure 1.

La figure 2b est une vue en coupe par un plan vertical de symé-

trie de la partie inférieure de l'échangeur de chaleur représenté sur la fi-

gure 1.

La figure 3a est une coupe suivant AA de la figure 2b.

La figure 3b est une coupe suivant BB de la figure 2b.

La figure 3c est une coupe suivant CC de la figure 2b.

La figure 4 est une vue de dessus d'une portion d'une entretoise

de maintien des tubes de l'échangeur de chaleur représenté sur la figure 1.

Les figures 5, 6 et 7 sont relatives à un second mode de réalisa-

tion d'une entretoise de maintien des tubes.

Les figures 5 et 5a sont des vues de dessus d'une partie de cette

entretoise, à des échelles différentes.

La figure 6 est une vue suivant F de la figure 5a.

- La figure 7 est une vue partielle en élévation dumoyen de main-

tien des éléments de l'entretoise.

La figure 8 est une vue en coupe des éléments permettant le monta-

ge des tubes du faisceau dans les entretoises.

Sur la figure 1, on voit l'échangeur de chaleur désigné de façon générale par le repère 1 en position à l'intérieur de la cuve d'un réacteur

nucléaire à neutrons rapides remplie de sodium liquide jusqu'au niveau 2.

L'échangeur de chaleur 1 traverse la dalle 3 par une traversée 4 et repose par l'intermédiaire d'une bride 5 sur une bride de support 6 portée par la

virole de la traversée 4 de la dalle 3.

Sur la partie supérieure la de l'échangeur 1 sont fixés des

conduits isolés 7 et 8 assurant respectivement le retour du sodium secondai-

re refroidi dans l'échangeur de chaleur et le prélèvement du sodium secon-

daire échauffé qui est envoyé, pour son refroidissement, dans un échangeur de chaleur sodium-air disposé à l'extérieur de la cuve, non- représenté, et

situé sur le circuit de sodium secondaire.

La partie inférieure lb de l'échangeur est constitué par une viro-

le à axe vertical comportant des perçages et enveloppant le faisceau d'é-

change.

On va maintenant décrire plus en détail la structure de l'échan-

geur de chaleur 1 en se reportant aux figures 2a et 2b.

On voit que la partie supérieure la de l'échangeur de chaleur com-

porte une enveloppe externe sur laquelle sont fixés les conduits de sodium

7 et 8 en communication à l'intérieur de l'enveloppe de l'échangeur de cha-

leur avec une chambre 10 d'arrivée du sodium liquide secondaire et avec une

chambre 11 du retour du sodium secondaire échauffé, respectivement.

Les chambres 10 et 11 d'arrivée et de retour de sodium liquide se-

condaire sont coaxiales et ont pour axe commun l'axe vertical ZZ' de l'é-

changeur de chaleur.

La chambre 10 d'arrivée du sodium secondaire est disposée à la

partie centrale et comporte une double paroi. La chambre 11 de retour du so-

dium secondaire échauffé, de forme annulaire, est disposée à la périphérie

de la chambre 10. Les chambres 10 et 11 sont constituées par des viroles cy-

lindriques et des viroles tronconiques soudées bout à bout.

Le volume compris entre les deux parois de la chambre 10 est rem-

pli par un gaz inerte.

Le volume compris entre la paroi externe de la partie cylindrique de la chambre 11 et l'enveloppe externe de l'échangeur de chaleur est rem-- pli par des blocs de calorifuge 12. Du calorifuge est également disposé

dans le prolongement de ces blocs 12 autour des conduits 7 et 8. Un bloc mé-

tallique 13, disposé autour de la partie tronconique des chambres 10 et 11,

permet de réaliser une protection biologique de la traversée 4.

Sous la bride 5 sont fixées deux viroles coaxiales 14 laissant entre elles un espace de très faible largeur et d'une hauteur suffisante pour entourer l'enveloppe de l'échangeur de chaleur 1 sur toute la hauteur

de la traversée 4. Ces viroles 14 réalisent de manière connue une protec-

tion thermique de la traversée.

Sous la bride 5 est également fixée une virole 15 de plus forte épaisseur constituant la paroi externe de l'échangeur de chaleur reliant la bride 5 à la partie inférieure lb de l'échangeur. Dans cette partie lb de l'échangeur se trouve le faisceau 17 constitué par un ensemble de tubes

pliés en épingle qui comportent chacun une extrémité reliée à une plaque tu-

bulaire externe de forme annulaire 18 et une extrémité reliée à une plaque

annulaire centrale de forme circulaire 19.

Les deux plaques tubulaires 18 et 19 ont toutes deux pour axe l'axe ZZ' de l'échangeur de chaleur et sont placées en vis-à-vis à un même niveau dans cet échangeur de chaleur, la plaque annulaire 18 entourant la

plaque circulaire 19.

La plaque tubulaire 18 est reliée sur sa périphérie à la virole

de l'échangeur de chaleur qui assure ainsi la liaison entre la plaque tu-

bulaire 18 et la bride 5. Sur son bord interne, la plaque annulaire 18 est

reliée à l'une des parois de la chambre 10 d'arrivée du sodium secondaire.

Enfin, sur sa périphérie et à sa partie supérieure, la plaque centrale 19

est reliée à la seconde enveloppe de la chambre 10.

L'enveloppe de la chambre 11 est reliée à la virole 15 à sa par-

tie inférieure par l'intermédiaire d'une pièce en Y 21.

La virole 15 est prolongée en-dessous des plaques tubulaires 18 et 19 par la virole lb enveloppant le faisceau de tubes de l'échangeur de chaleur. Cette virole lb est fixée par soudage le long du bord externe de

la plaque annulaire 18, en-dessous de cette plaque.

Le long du bord interne de la plaque 18, sur sa face inférieure, est fixée une virole 20 de faible longueur. La partie inférieure de cette virole 20 est reliée à une pièce de jonction annulaire à section en Y 22

qui permet de raccorder la virole 20 à une virole 23 d'une longueur sensi-

blement identique coaxiale à la virole 20 et fixée le long du bord de la plaque centrale 19 sur sa face inférieure. A la partie inférieure de la pièce annulaire 22 à section en Y sont fixés des tirants 25 dont la répartition circonférentielle est visible sur les figures 3a et 3b. Ces tirants 25 maintiennent par l'intermédiaire de fourreaux de courte longueur 26, un ensemble de grilles entretoises 27

assurant le maintien transversal des tubes 28 du faisceau 17.

Chacun des tubes 28 du faisceau comporte une partie droite descen-

dante 28a fixée à son extrémité supérieure dans la plaque tubulaire 19, une partie coudée de retournement du tube 28b, une partie droite de retour 28c, une portion circulaire horizontale 28e visible sur la figure 3a et enfin une partie droite terminale 28f fixée à l'intérieur de la plaque tubulaire

18. De cette façon, pour chacun des tubes 28, l'extrémité d'entrée communi-

que avec la chambre d'arrivée du sodium 10 et l'extrémité de sortie avec la chambre de retour 11 du sodium liquide. La partie inférieure de l'échangeur de chaleur jusqu'au niveau de sodium liquide 2 étant plongée dans le sodium

primaire à refroidir, le sodium secondaire circulant dans les tubes 28 s'é-

chauffe avant de ressortir dans la chambre 11. Les différentes parties des

tubes et de l'échangeur de chaleur sont donc à des températures différen-

tes. Le sodium primaire est en contact avec le faisceau sur toute sa lon-

gueur immergée et des perforations 30 sont prévues pour le passage du so-

dium primaire dans l'enveloppe lb.

La partie supérieure des portions 28a des tubes, les portions cir-

culaires 28e dans leur totalité et les portions 28f sont disposées au-

dessus du niveau 2 du sodium liquide primaire.

La dilatation différentielle des portions du tube soumises à des fluides à des températures différentes est compensée en grande partie par

la portion circulaire 28e du tube disposée au-dessus du niveau du sodium li-

quide. Ces portions sont donc soumises à des flexions qu'elles peuvent ce-

pendant absorber sans trop de difficultés étant donné leur longueur corres-

pondant à un arc de circonférence ayant un angle au centre de l'ordre de

140 et de toute façon supérieur à 120 c'est-à-dire au tiers de la circon-

férence. D'autre part, ces portions circulaires 28e ne sont pas soumises à

des conditions d'utilisation trop défavorables puisqu'elles sont situées au-

dessus du niveau du sodium liquide primaire.

Les deux plaques tubulaires I8 et 19 comportent des moyens de jonction aussi bien entre elles qu'à la bride de support 5 de l'échangeur qui permettent d'absorber toute déformation du faisceau et des viroles de l'échangeur. En même temps, ces moyens de jonction permettent un maintien efficace des plaques tubulaires et de la virole externe lb du faisceau. De plus, le maintien transversal du faisceau contre les vibrations est assuré

par les entretoises 27 fixées à la partie inférieure de la pièce de jonc-

tion annulaire 22.

La base du faisceau constituée par les portions coudées 28b visi-

bles sur les figures 2b et 3c est constituée par une simple juxtaposition

de tubes en épingle possédant une bonne tenue à la déformation dans les di-

rections transversales.

Sur la figure 4, on voit un mode de réalisation d'une grille en-

tretoise 27 de fixation des tubes 28. Cette grille entretoise 27 est consti-

tuée par un ensemble de cerces 34 circulaires et concentriques ayant toutes

pour axe l'axe ZZ' de l'échangeur de chaleur, entre lesquelles sont dispo-

sées des bandes métalliques 32 à pliage sinusoidal fixées de chaque côté

sur les cerces correspondantes. Les cerces 34 sont constituées par des por-

tions successives reliées par des pièces de jonction soudées 35. Les bandes

32 pliées sous forme de sinusoïdes assurent la jonction entre les différen-

tes cerces et constituent avec elles trois couronnes de maintien externes

36a, 36b et 36c et six couronnes internes 37.

Entre l'ensemble des couronnes internes 37 et les couronnes exter-

nes 36 est ménagé un espace dans lequel les fourreaux 26 de maintien des ti-

rants 25 sont fixés grâce à des pièces permettant également la jonction

entre la partie interne de la grille entretoise et la partie externe.

Les tirants 25 assurent la suspension de la grille entretoise 27

sous les plaques tubulaires.

Le procédé de montage des tubes 28 dans les grilles entretoises

27 sera exposé plus loin.

Sur les figures 5, 6 et 7, on voit un second mode de réalisation

d'une grille entretoise, celle-ci comportant un ensemble de cerces concen-

triques 40 ayant toutes pour axe l'axe ZZ' de l'échangeur de chaleur comme précédemment. Ces cerces 40 comportent des découpes rectangulaires 41 comme visibles sur la figure 6 et l'ossature de la grille est constituée, en plus des cerces 40, par des éléments radiaux 42 et un feuillard 43 plié de façon à ménager un logement pour les tubes 28 entre le feuillard 43 et la cerce correspondante 40. Entre deux portions pliées en cylindre pour venir en

contact avec les tubes 28, le feuillard 43 est plié à angle droit pour cons-

tituer une partie de dimensions correspondant aux découpes 41 de la cerce 40. Ces portions 44 pliées à angle droit sont introduites dans les découpes 41 de la cerce 40 et maintenues en place par des pièces 45 jouant le rôle d'étrier. Ces pièces 45 ont la forme de portions d'anneaux découpées en cré-

neaux comme visible à la figure 7 ou de peignes.

Les cerces concentriques 40, les éléments radiaux 42 et le feuil-

lard 43 constituant l'ossature de la grille 27 sont reliés entre eux pour

assurer la cohésion de la structure. Les éléments radiaux 42 portent égale-

ment les fourreaux 26 de fixation des tirants 25 de suspension de la grille 27. Aussi bien dans le cas de la grille représentée à la figure 4 que dans le cas de la grille représentée aux figures 5, 6 et 7, le montage et

la fixation des différents éléments les constituant sont réalisés pour l'en-

semble des six couronnes internes, avant le montage du faisceau.

Pour le montage du faisceau, on-met en place les parties intérieu-

res des grilles entretoises suspendues par les tirants 25 sous les plaques tubulaires 18 et 19 puis les branches 28a des tubes 28 sont introduites dans les grilles entretoises une à une de façon à constituer une première couche externe complète. Les extrémités des tubes 28 sont alors reliées aux plaque tubulaires 18 et 19 respectivement et les cerces externes sont mises en place de façon à constituer une première couronne externe de fixation des tubes 28. Les éléments de fixation tels que 32 (figure 4) ou tels que 43 et 45 (figure 5) sont reliés à la ou les cerces mises en place dans la

partie externe de la grille.

On constitue les deux couches suivantes successivement, de la

même façon.

Quand l'ensemble du faisceau et les grilles entretoises ont été

ainsi assemblés, on met en place la virole externe lb enveloppant le fais-

ceau, puis on fixe par soudage cette virole lb sur la plaque tubulaire 18.

Dans le cas de la grille représentée aux figures 5, 6 et 7, les tubes 28 sont d'abord mis en place contre les cerces 40, puis les pièces de fixation 43 sont introduites dans les découpes 41 des cerces 40. Enfin,

l'ensemble est immobilisé par les pièces 45 en forme de peigne.

Pour le montage des parties internes pré-assemblées des grilles

entretoises et le montage des tubes dans ces parties pré-assemblées, on uti-

lise les moyens représentés sur la figure 8 montrant l'extrémité 28a d'un tube 28 en cours de montage dans une grille 27. Un embout ogival 50 équipe

l'extrémité du tube 28a à introduire dans la grille 27 qui comporte des man-

chons 51 ayant les mêmes diamètres internes et externes que les tubes 28 qui ont été mis en place au moment du montage des éléments de la grille à l'emplacement que doivent occuper les tubes, pour maintenir un écartement de ces éléments correspondant exactement à la dimension des tubes 28. Les

manchons 51 sont maintenus par les forces radiales exercées par les élé-

ments élastiques constituant la grille 27.

Lorsqu'on introduit l'extrémité du tube 28a comportant l'embout ogival 50 dans l'embout 51, celui-ci est chassé par poussée, cependant que le tube 28 vient occuper sa place dans la grille entretoise 27. Le tube 28a

est ainsi maintenu parfaitement dans la grille entretoise.

On voit que les principaux avantages de l'échangeur de chaleur

suivant l'invention sont de permettre des dilatations des différentes par-

ties de cet échangeur, pendant son fonctionnement-et en particulier des tu-

bes du faisceau, sans créer de contraintes excessives dans ces éléments.

L'ensemble des éléments d'échangeur est également parfaitement

maintenu contre les vibrations, en particulier dans la direction transversa-

le.

Le montage des plaques tubulaires à un même niveau dans l'échan-

geur, tout en leur permettant des déplacements relatifs sous l'effet des di-

latations, permet d'optimiser la structure de l'échangeur de chaleur.

Enfin, l'échangeur de chaleur suivant l'invention peut Etre réali-

sé par des opérations de montage simples et parfaitement définies.

L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient

d'être décrit; elle en comporte au contraire toutes les variantes.

C'est ainsi que la longueur des viroles 20 et 23 de liaison des plaques tubulaires et de suspension des grilles entretoises peut varier entre certaines limites. Pratiquement, cette longueur L des viroles 20 et 23, dans le cas d'un échangeur de chaleur tel qu'utilisé dans un réacteur

nucléaire à neutrons rapides pourra être telle qu'elle vérifie les inégali-

tés suivantes:

3 Rt <L <5 iR.

o R est le rayon de la virole externe lb de l'échangeur de chaleur et t

* l'épaisseur des viroles de jonction.

Dans le cas des échangeurs de chaleur des réacteurs nucléaires à neutrons rapides, cette épaisseur est généralement comprise entre 6 et mm. Dans de tels échangeurs de chaleur, la différence de température

T entre les parties les plus chaudes et les parties les plus froides est gé-

néralement voisine de 200 C.

On peut également imaginer de réaliser des grilles entretoises

d'une façon différente de celles qui ont été décrites.

Enfin, le pliage des tubes du faisceau peut être légèrement diffé-

rent de celui qui a été décrit et représenté.

L'invention s'applique dans tous les cas o l'on utilise un échan-

geur de secours pour le refroidissement du fluide primaire d'un réacteur nu-

cléaire, cet échangeur de chaleur plongeant dans une cuve contenant le flui-

de primaire.

!11

Claims (10)

REVENDICATIONS

1.- Echangeur de chaleur de secours pour le refroidissement du fluide primaire d'un réacteur nucléaire contenu dans une cuve comportant une plaque de fermeture (3) sensiblement horizontale et renfermant le coeur du réacteur immergé dans le fluide primaire, comportant une bride de support (5) reposant sur la plaque de fermeture (3), un faisceau (17) de tubes d'échange pliés en épingle et fixés sur deux plaques tubulaires (18, 19), une virole (lb) cylindrique à axe vertical enveloppant le faisceau (17) qui est plongé dans le fluide primaire et un circuit d'alimentation (7, 8) des tubes (28) du faisceau (17) en fluide d'échange thermique comportant un

moyen de refroidissement du fluide d'échange échauffé par le fluide primai-

re, disposé à l'extérieur de la cuve,

caractérisé par le fait que les deux plaques tubulaires (18, 19) sont pla-

cées de façon coaxiale horizontalement et au même niveau, l'une de ces pla-

ques tubulaires (18) de forme annulaire située de façon périphérique par rapport à la seconde plaque (19) centrale, de forme circulaire, étant fixée à une virole (15) à axe vertical située au-dessus des plaques tubulaires

(18, 19) et reliant celles-ci à la bride de support (5) et à une seconde vi-

role (20) coaxiale à la première (15), située en-dessous des plaques tubu-

laires (18, 19) et portant une pièce de raccord (22) d'une troisième virole (23) reliée à la plaque tubulaire centrale (19), et que chacun des tubes (28) du faisceau (17) comporte une partie droite

verticale (28a) reliée à la plaque tubulaire centrale (19), une partie cou-

dée (28b) pour le retournement du tube (28), une partie droite verticale de retour (28c), une portion circulaire horizontale (28e) sur environ un tiers

de circonférence et une partie verticale (28f) se raccordant à la plaque tu-

bulaire périphérique (18).

2.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 1,

caractérisé par le fait que la pièce de raccord (22) porte à sa partie infé-

rieure un ensemble de tirants verticaux (25) pour la suspension de grilles

entretoises (27) maintenant les tubes (28) du faisceau (17) dans les direc-

tions radiales.

3.- Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendica-

tions 1 et 2, caractérisé par le fait que la seconde virole (20) et la troisième virole (23) ont des longueurs, dans la direction verticale, sensiblement égales, cette longueur (L) étant définie par les inégalités suivantes: 3 Rt<L <5 VR o R est le rayon de la virole enveloppant le faisceau de l'échangeur et t

l'épaisseur commune aux viroles (lb, 20 et 23).

4.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que l'épaisseur des viroles de liaison des plaques tubulaires (20, 23) est comprise entre six et dix millimètres.

5.- Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendica-

tions 1, 2, 3 et 4, caractérisé par le fait que la portion circulaire horizontale (28e) des

tubes (28) permettant leur dilatation est disposée dans une zone de l'échan-

geur de chaleur (1) située au-dessus du niveau (2) du fluide primaire dans

la cuve du réacteur nucléaire.

6.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les grilles entretoises (27) sont constituées

par un ensemble de cerces circulaires (34, 40) concentriques et horizonta-

les sur lesquelles sont fixés des éléments élastiques (32, 43) de maintien

des tubes (28).

7.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 6,

caractérisé par le fait que les éléments élastiques sont des bandes métalli-

ques (32) à pliage sinusoïdal intercalées entre deux cerces successives

(34) ménageant des espaces pour le logement des tubes (28).

8.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 6,

caractérisé par le fait que les cerces (40) de section circulaire et de for-

me cylindrique comportent des ouvertures rectangulaires (41) à l'intérieur

desquelles sont engagées des parties (44) pliées à angle droit d'un feuil-

lard constituant le moyen élastique (43) de maintien des tubes (28) contre

une des faces de la cerce (40), des peignes d'immobilisation (45) étant in-

troduits dans les parties (44) pliées à angle droit du moyen élastique (43), du c8té de la face de la cerce (40) qui n'est pas en contact avec le

tube (28).

9.- Procédé de montage d'un échangeur de chaleur suivant l'une

quelconque des revendications 6, 7 et 8 ayant au moins une grilleentretoi-

se (27) comportant un ensemble de cerces (34, 40) délimitant des couronnes successives de maintien des tubes à l'intérieur desquelles les éléments élastiques (32, 43) viennent- en contact avec les tubes (28) et constituent deux ensembles, l'un interne situé vers la partie centrale de l'échangeur et recevant les parties (28a) des tubes (28) reliées à la plaque tubulaire centrale (19) et l'autre externe situé vers la virole externe (lb) de cet échangeur, caractérisé par le fait que l'ensemble des couronnes internes constitué par les cerces (34, 40) et les éléments élastiques (32, 43) est pré-assemblé, que cet ensemble interne est fixé sous les plaques tubulaires (18, 19), que les extrémités d'arrivée (28a) des tubes (28) sont introduites une par une dans des logements prévus dans les grilles entretoises (27), jusqu'à consti- tuer une rangée externe complète correspondant à une couronne de l'ensemble

externe, que la ou les cerces (34, 40) correspondant à cette couronne exter-

ne et les éléments élastiques correspondants (32, 43) sont mis en place et

assemblés, qu'on répète les opérations de montage des tubes, couronne exter-

ne par couronne externe, jusqu'au montage complet du faisceau, qu'on fixe les extrémités des tubes (28) dans les plaques tubulaires (18 et 19) et qu'enfin on met en place et l'on fixe la virole externe (lb) enveloppant le

faisceau (17).

10.- Procédé de montage d'un échangeur de chaleur suivant la re-

vendication 9, caractérisé par le fait qu'on introduit au moment de leur assemblage, dans les couronnes internes des grilles entretoises (27) des manchons (51) de

même diamètre que les tubes (28), dans les positions qui doivent être occu-

pées ultérieurement par les tubes (28), qu'on équipe l'extrémité (28a) des tubes (28) d'embouts (50) et qu'au moment de l'introduction des tubes (28)

dans la partie interne pré-assemblée des grilles entretoises (27) on chas-

se, par poussée grace à l'embout (50), pour chacun des tubes, le manchon (51) correspondant dont le tube (28) vient prendre la place dans la grille

entretoise (27).