FR2589615A1 - Installation de reacteur nucleaire avec cuve de reacteur supportee par le bas - Google Patents

Abstract

L'INSTALLATION DE REACTEUR NUCLEAIRE A METAL LIQUIDE 54 SELON LA PRESENTE INVENTION COMPREND UN COEUR DE REACTEUR 58 ET UNE CUVE DE REACTEUR 56 GENERALEMENT CYLINDRIQUE, POUR CONTENIR LE METAL LIQUIDE REFRIGERANT 64 ET LOGER LE COEUR DANS LA MASSE LIQUIDE. UNE STRUCTURE DE CONFINEMENT EN BETON 66, GENERALEMENT CYLINDRIQUE, ENTOURE LA CUVE DE REACTEUR 56, ET UN PIEDESTAL CENTRAL DE SUPPORT 68 EST ANCRE DANS LE RADIER DE BASE DE LA STRUCTURE DE CONFINEMENT 90, ET IL SUPPORTE LA PAROI DE BASE 82 DE LA CUVE DE REACTEUR 56 ET LE COEUR DE REACTEUR 58. UN COUVERCLE 76 EST PORTE PAR LA STRUCTURE DE CONFINEMENT 66, AU-DESSUS DE LA CUVE DE REACTEUR 56, ET IL EST SCELLE A L'AIDE DE SOUFFLETS ANNULAIRES 78. CE COUVERCLE 76 PORTANT LES BARRES DE CONTROLE DU REACTEUR, IL EN RESULTE QUE L'ECHAUFFEMENT DE LA CUVE DU REACTEUR 56 PRODUIT UNE DILATATION DE LA CUVE VERS LE HAUT PAR RAPPORT AUX BARRES DE CONTROLE.

Description

Installation de réacteur nucléaire avec cuve de réacteur

supportée par le bas.

La présente invention se rapporte d'une façon générale aux réacteurs nucléaires et elle est concernée, plus particulièrement, par un réacteur nucléaire perfectionné, dans lequel la cuve de réacteur est supportée uniformément à sa base au-dessus du radier de la structure de confinement du réacteur, d'une façon qui permet à la cuve de se dilater radialement mais qui empêche tous mouvements latéraux qui

pourraient être imposés par des phénomènes sismiques.

Un réacteur nucléaire à refroidissement par métaI liquide (RML), comme les autres réacteurs, produit de la chaleur par la fission de matériaux nucléaires, transformés en éléments combustibles et placés à l'intérieur du coeur du réacteur nucléaire, lequel se trouve dans la cuve du réacteur. La chaleur produite par le RML est utilisée pour la production de l'énergie électrique. Un processus typique de conversion d'énergie dans le RML, similaire à celui de la plupart des réacteurs nucléaires commerciaux, comprend le transfert de la chaleur du coeur du réacteur à un système primaire d'écoulement de réfrigérant, ensuite à un système secondaire d'écoulement de réfrigérant, et finalement la conversion en vapeur d'eau à partir de laquelle l'énergie

électrique est produite.

Dans le RML, un réfrigérant de réacteur, comme le sodium liquide, circule dans le système primaire d'écoulement

de réfrigérant. Un système primaire d'écoulement de réfri-

gérant typique comprend un coeur de réacteur, un échangeur de chaleur et une pompe de circulation. Dans un système du type "piscine", le coeur du réacteur nucléaire, l'échangeur de chaleur et la pompe de circulation sont placés dans une masse étendue de réfrigérant contenu dans une seule cuve, tandis que, dans un système du type "boucle", l'échangeur de chaleur et la pompe de circulation sont retirés de la

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cuve contenant le coeur du réacteur et replacés normalement

dans des cuves séparées.

Généralement, il existe plusieurs échangeurs de chaleur et pompes de circulation associés avec un coeur de réacteur. La chaleur produite par le coeur est retirée par le réfrigérant du réacteur qui coule dans les structures

supportant le coeur et dans le coeur du réacteur. Le réfri-

gérant échauffé du réacteur coule alors à travers l'échan-

geur de chaleur qui transfère la chaleur à un système secon-

daire de circulation associé au premier. Le réfrigérant refroidi quitte les échangeurs de chaleur et coule vers une pompe de circulation qui envoie le réfrigérant vers les

structures supportant le coeur, en répétant le cycle d'écou-

lement déjà décrit.

Bien que le sodium liquide possède d'excellentes caractéristiques de transfert de chaleur et une tension de vapeur basse aux températures intéressant la production d'énergie, et qu'il soit abondant, commercialement disponible dans un état de pureté acceptable et relativement peu

coûteux, ce qui en fait un fluide intéressant comme réfrigé-

rant de réacteur, il réagit violemment avec l'eau, ce qui

pose des problèmes difficiles dans la conception des chau-

dières produisant la vapeur d'eau et chauffées par le sodium.

C'est pourquoi, la sécurité du réacteur est l'exigence première dans sa conception. Du fait des caractéristiques sus-mentionnées du réfrigérant à métal liquide, le sodium,

la conception doit prévoir une protection contre une appari-

tion improbable de perte de réfrigérant autour du coeur du réacteur. La perte de réfrigérant peut résulter d'une rupture dans la cuve du réacteur ou bien, dans le coeur d'un système du type boucle, de la rupture d'une des principales

conduites de réfrigérant.

Traditionnellement, la plupart des cuves de réacteur dans les RML sont conçues pour être supportées par le haut. Le couvercle ou la bride de la cuve peuvent être refroidis, ou un moyen peut être prévu qui permet au support de la cuve et à la fondation du réacteur d'être à peu près

à la même température, de sorte que des dilatations ther-

miques différentielles ne puissent pas se produire aux points o le réacteur est fixé. Des exemples typiques en sont les conceptions françaises de Phénix et de Super-Phénix et les conceptions U.S.A. de FFTF et de CRBR. Ces cuves, supportées par le haut, étant suspendues par leur coque à

partir du toit ou du couvercle de sommet du réacteur, réagis-

sent aux actions sismiques d'une façon désavantageuse, comme des pendules, en développant des tensions mécaniques dans la coque près du sommet de la cuve. En plus, elles amplifient les charges appliquées au coeur du réacteur à l'intérieur de la cuve. Ceci nécessite plus de matériaux structuraux pour le coeur, afin de résister aux charges, et il en résulte une perte dans l'efficacité des neutrons. En plus, la cuve du réacteur étant suspendue, elle est libre de se déplacer vers le bas par dilatation thermique, en s'éloignant du niveau

o elle est suspendue. Cette dernière possibilité est indé-

sirable pour certains scénarios d'accidents, car lorsque la coque de la cuve s'échauffe, elle se dilate vers le bas, en éloignant le coeur des éléments de contrôle qui lui sont associés, ceci conduisant à un accroissement indésiré de la réactivité.

Au cours des années, il y a eu aussi des concep-

tions de réacteur nucléaire dans lesquelles la cuve de réac-

teur était supportée par le bas. Les conceptions de réac-

teurs supportés par le bas, représentatives de la technique antérieure, ont été divulguées dans les brevets U.S.A. suivants: Wigner et al. (2 180 689), Zinn (2 841 545), Monson (2 961 393), Nordheim et al. (2 990 355), Stoops et al. (3 007 859), Kouts et al. (3 072 549 et 3 120 471), Clifford et al. (3 257 285), Lagowski (3 303 098), Detman et al. (3 393 127), Greischel et al. (4 094 737) et

Dauvergne (4 313 795).

De même, représentative de la technique développée dans les premières publications, est la conception d'un réacteur supporté par le bas dévoilée dans un article intitulé: "A cold-botton supported vessel for sodium-cooled réactors" ("Une cuve supportée par un plancher froid pour réacteurs à refroidissement par le sodium"), de Didier Costes,

dans Nuclear Technology, Vol. 67, octobre 1984, pages169-176.

L'article de Costes décrit et illustre une variété de con-

ceptions de cuve de réacteur supportée par le bas et discute

leurs avantages possibles. L'article propose alors une con-

ception de cuve supportée par le bas, qui comprend une

plaque de base disposée sur un radier de base de l'installa-

tion au moyen de supports flexibles radialement, et un

rebord supérieur mince et horizontal, décrit comme un souf-

flet d'un seul niveau, s'étendant à l'extérieur du bord circulaire supérieur de la coque de la cuve et étant fixée extérieurement à la périphérie du couvercle ou de la plaque

de sommet.

L'objectif principal de la présente invention est

de fournir une installation perfectionnée de réacteur nu-

cléaire, basée sur un système de support à cuve supportée par le bas, qui assure une meilleure résistance aux charges

sismiques, une plus grande intégrité pour la cuve du réac-

teur, et un réacteur plus fondamentalement sûir, dans lequel

la dilatation des éléments de contrôle et du coeur entraî-

nera une diminution propre de la réactivîté.

Avec cet objectif dans l'esprit, la présente in-

vention consiste en une installation perfectionnée de réacteur nucléaire à métal liquide, comprenant une cuve de réacteur pour contenir une masse de métal liquide, ladite cuve ayant une extrémité de sommet ouverte, une paroi fermée à l'extrémité de base et une paroi latérale, fermée et continue, reliant lesdites parois d'extrémité de sommet et

d'extrémité de base; un coeur de réacteur nucléaire compor-

tant une structure de soutien plate-forme par le bas et

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étant disposé à l'intérieur de ladite cuve; une structure de confinement entourant ladite cuve de réacteur et ayant une paroi latérale espacée vers l'extérieur de ladite paroi latérale de la cuve de réacteur et ayant un radier de base espacé au-dessous de ladite paroi d'extrémité de base de la cuve de réacteur; une structure annulaire de support, disposée dans ladite cuve de réacteur sur ladite paroi d'extrémité de base et s'étendant jusqu'à ladite extrémité de base dudit coeur, de façon à supporter sa périphérie mais en permettant à la dilatation radiale de se produire; des moyens structuraux de support disposés entre ledit radier de base de la structure de confinement et l'extrémité de base de ladite paroi de la cuve de réacteur, et supportant ladite cuve de réacteur à sa paroi d'extrémité de base sur ledit radier de base de la structure de confinement, de façon à permettre à ladite cuve de réacteur de se dilater

radialement, mais en prévenant substantiellement tous mouve-

ments latéraux qui pourraient être imposés par l'apparition de phénomènes sismiques; et un lit de matériau isolant

disposé entre ledit radier de base de la structure de confi-

nement et ladite paroi d'extrémité de base de ladite cuve

de réacteur et supportant uniformément ladite cuve de réac-

teur à sa paroi d'extrémité de base sur ledit radier de base de la structure de confinement, de façon à séparer ladite paroi d'extrémité de base de la cuve de réacteur dudit radier de base de la structure de confinement, et à permettre à ladite paroi d'extrémité de base de la cuve de réacteur de se dilater librement lorsqu'elle s'échauffe, tout en lui assurant un support continu; caractérisé par une pièce centrale de support encastrée dans ledit radier de base de la structure de confinement et s'étendant de là vers le haut jusqu'à ladite cuve de réacteur, et de là de nouveau vers le haut jusqu'audit coeur de réacteur, de façon à supporter ladite paroi d'extrémité de base de ladite cuve de réacteur et ladite extrémité de base dudit coeur de réacteur dans une disposition espacée au-dessus dudit radier de base de la structure de confinement; un couvercle

supporté par ladite paroi latérale de ladite cuve de confine-

ment au-dessus de ladite extrémité ouverte de sommet de ladite cuve de réacteur; et des moyens d'accouplement extensibles et rétractables, qui sont placés entre ledit couvercle et ladite extrémité ouverte de sommet de ladite cuve de réacteur, reliant ainsi d'une façon flexible et étanche ladite cuve de réacteur, à son extrémité de sommet,

audit couvercle.

Plus particulièrement, les moyens structuraux de support comportent un anneau de support circulaire ayant une pluralité d'éléments linéaires s'étendant radialement vers l'intérieur et qui sont disposés entre le radier de base de la structure de confinement et la paroi d'extrémité de base de la cuve du réacteur, et qui sont fixés à la cuve du réacteur et la supportent à sa paroi d'extrémité de base sur le radier de base de la structure de confinement. Le lit de matériau isolant est sous forme granulaire, semblable au sable, et de préférence constitué de particules d'oxyde de magnésium de densité élevée. Les moyens d'accouplement

comportent une pluralité de soufflets annulaires, exten-

sibles et rétractables, connectés en série.

De plus, l'installation perfectionnée du réacteur comprend aussi un anneau de guidage circulaire, avec des clavettes radiales et des rainures de clavette, disposées sur la structure de confinement et s'étendant entre sa paroi latérale et l'extrémité de sommet de la cuve de réacteur, pour donner un appui latéral à l'extrémité de sommet de la cuve de réacteur, afin de limiter l'application de charges latérales sur les moyens d'accouplement lors de l'apparition de phénomènes sismiques latéraux. En fait partie aussi, une paroi de protection disposée entre le réacteur et les parois latérales de la structure de confinement, avec la paroi de

protection entourant la paroi latérale de la cuve de réac-

teur, tout en étant espacée d'elle vers l'extérieur et étant reliée à son extrémité inférieure à la bague de support circulaire, adjacente à la paroi d'extrémité de base de la

cuve. De plus, l'installation de réacteur comprend un revê-

tement inférieur disposé entre le radier de base de la structure de confinement et la paroi d'extrémité de base de

la cuve de réacteur et au-dessous du lit de matériau isolant.

Finalement, l'installation de réacteur possède des moyens de

refroidissement, disposés dans le radier de base de la struc-

ture de confinement, pour retirer la chaleur de la structure de confinement et du lit de matériau isolant. Les moyens de refroidissement se présentent sous la forme d'une pluralité de tuyaux radiaux de refroidissement, encastrés dans le radier de base de la structure de confinement et sous-jacente au

lit de matériau isolant.

L'invention deviendra plus facilement compréhen-

sible par la description suivante d'une réalisation préférée

d'elle et que montrent, à titre d'exemple seulement, les dessins suivants:

la figure 1 est une vue en coupe verticale, simpli-

fiée et schématique, d'un RML classique du type piscine, ayant la cuve du réacteur suspendue par le haut; la figure 2 est une vue en coupe verticale, d'une installation perfectionnée de RML, utilisant les principes de la présente invention pour supporter la cuve du réacteur par le sommet; la figure 3 est une vue en coupe, partielle et

agrandie, des soufflets annulaires supérieurs de l'installa-

tion perfectionnée de réacteur, lesquels accouplent d'une façon flexible et sûre le sommet de la cuve du réacteur au couvercle de sommet du réacteur; la figure 4 est une vue en coupe agrandie d'une variante de conception du bas de la cuve du réacteur montré

dans la figure 2.

Pour une compréhension meilleure et plus claire de la présente invention, on va donner ci-après une brève

description de la technique antérieure des réacteurs nu-

cléaires à refroidissement par métal liquide (RML), qui seront généralement désignés par le chiffre 10 et qui ont une cuve de réacteur 12 suspendue par le haut. Dans ce but,

la figure 1 des dessins illustre schématiquement la réalisa-

tion d'une installation classique, comme décrit dans le rapport EPRI, numéro NP-1010-SY, Projet 620-26.27, daté de mars 1979 et intitulé "Conception de LMFBR à grande piscine, résumé d'exécution". Cette installation ayant une structure excessivement complexe, comme peuvent le confirmer ceux qui sont experts dans la technique des réacteurs, on n'a montré dans la figure 1 qu'une version simplifiée des principaux éléments de l'installation basée sur la technique antérieure, lesquels se rapportent en général au système de support

perfectionné de la présente invention.

Le RML 10 est du type "piscine" qui comprend essentiellement une cuve de réacteur cylindrique 12, laquelle contient une masse importante de réfrigérant, tel que le sodium liquide, et loge le coeur de réacteur 14, la pompe de circulation 16 et l'échangeur de chaleur 18. La cuve de réacteur 12 a une extrémité de sommet ouverte et elle est soutenue en suspension, à son extrémité de sommet, par un couvercle transversal 20, lequel, à son tour, est soutenu par son support annulaire extérieur 22 qui s'appuie sur la paroi latérale cylindrique en béton renforcé 24 s'étendant vers le haut à partir du radier de base en béton 26. Le

radier de base 26 supporte aussi les parois verticales cylin-

driques extérieures 28, 30 et les parois intermédiaires 32,

lesquelles sont reliées par différentes cloisons horizon-

tales 34 à la paroi latérale 24 à la manière d'un nid

d'abeille, pour déterminer une pluralité de chambre indivi-

duelles ou cellules 36 pour le logement de différents équi-

pements associés au réacteur.

Le RML 10 comprend aussi un réservoir de sécurité 38 qui entoure la cuve de réacteur 12. Lorsque la cuve de réacteur remplie de sodium 12 est suspendue à l'intérieur du réservoir de sécurité 38, la cuve 12 et le réservoir 38 sont espacés l'un de l'autre et supportés indépendamment l'un de l'autre. D'une part, la cuve 12 est fixée à son

extrémité de sommet ouverte, d'une manière convenable quel-

conque, telle qu'une soudure bimétallique à pleine pénétra-

tion, directement au bas du couvercle 20. Le couvercle 20 assure ainsi un joint étanche ou une enceinte à la cuve du réacteur pour le confinement du réfrigérant du réacteur, des gaz de couverture, du combustible et autres matières radioactives. D'autre part, le réservoir de sécurité 38 est un réservoir ouvert et il possède une bride supérieure 39 par laquelle il est suspendu dans la cavité de réacteur 40 définie par la paroi latérale cylindrique en béton 24, la suspension se faisant sur le rebord rentré annulaire bas 42,

formé dans la partie supérieure de la paroi latérale cylin-

drique 24. La bride de réservoir 39 est boulonnée sur la bride de support 42 de façon à résister aux charges sismiques verticales. Le réservoir de sécurité 38 sert comme bassin de secours pour le sodium primaire du réacteur, qui pourrait s'échapper de la cuve du réacteur 12 dans des conditions anormales. Il sert aussi à isoler la chaleur produite par le coeur du réacteur 14, de la paroi latérale de la cavité du réacteur 24 et du radier de base 26. L'espace situé entre la cuve de réacteur 12 et le réservoir de sécurité 38 est

rempli d'azote gazeux.

Ainsi, tandis que la cuve de réacteur 12 est fixée directement au couvercle 20, le réservoir de sécurité ou de protection 38 n'est pas fixé du tout au couvercle 20. Comme le montre la figure 1, la bride supérieure 39 est espacée vers l'extérieur du périmètre du couvercle 20 et audessous de son support annulaire extérieur 22, o le couvercle 20 est supporté par un rebord rentré annulaire supérieur 44

également formé dans la partie supérieure de la paroi laté-

rale cylindrique 24. Par conséquent, si la cuve de réacteur 12 et le couvercle 20 assurent une première limite ou barrière entre le contenu de la cuve de réacteur 12 et l'atmosphère extérieure, le réservoir de sécurité 38 n'assure pas, en réalité, une vraie deuxième limite ou barrière entre la cuve de réacteur 12 et l'atmosphère extérieure. Toute fuite de sodium dans le réservoir 38 à partir de la cuve de réacteur 12 peut éventuellement entrer en contact ou s'échapper à travers le joint existant entre

la paroi latérale en béton 24 et le support annulaire exté-

rieur 22 du couvercle 20 ou le rebord 39 du réservoir 38.

On sait que les exigences réglementaires concernant les réacteurs nucléaires rendent obligatoire l'existence d'une double limite ou barrière pour le réacteur, le bâtiment de confinement en béton 46 du RML classique 10, qui abrite

toutes les parties ci-dessus mentionnées, comporte un revê-

tement extérieur en acier 48 enveloppant toutes ces parties.

Dans un but d'illustration, on a exagéré, dans la figure 1, l'épaisseur de la section transversale du revêtement 48. De même il est sous-entendu, quoique cela n'apparaisse pas sur la figure 1, dans la voûte supérieure 50 du bâtiment de confinement 46, que le revêtement 48 est espacé par rapport à la paroi intérieure de la structure en béton du bâtiment 46. En plus, un revêtement intérieur en acier 52 est prévu, en étant adjacent à la cloison latérale en béton 24 et au radier de base 26 de la cavité de réacteur. Bien que le

revêtement 52 soit aussi représenté comme touchant directe-

ment les surfaces intérieures de la paroi latérale 24 et du radier de base 26, il doit être entendu qu'un petit intervalle existe entre le revêtement, d'une part, et la paroi et le radier de base, d'autre part. Les intervalles respectifs existant entre le revêtement 48 et la vofite 50, et entre le revêtement 52 et paroi/radier de base 24, 26, servent a empêcher le transfert de chaleur de l'intérieur de la voûte 50 vers la structure de béton du bâtiment 46, et de l'intérieur de la cavité de réacteur 40 vers le radier de

base en béton 26 et la paroi latérale en béton.

Les problèmes liés à la cuve de réacteur suspendue par le sommet 12 ont été décrits ci-dessus, dans la section de base des applications, et ne nécessitent pas d'être répétés ici. Il suffit de dire que la cuve 12 réagira aux charges sismiques comme un pendule et développera des tensions

élevées près de son extrémité ouverte de sommet.

On va-maintenant décrire une installation perfec-

tionnée de MRL avec cuve de réacteur supportée par le bas.

En se reportant maintenant à la figure 2, on voit que l'on y a représenté la réalisation préférée du RML perfectionné de la présente invention, généralement désigné par 54, incorporant une cuve de réacteur supportée par le bas 56. Le RML amélioré 54 comprend essentiellement et en général quelques-uns des mêmes composants de base qu'on trouve dans le RML 10 de la figure 1, appartenant à la technique antérieure, par exemple, un coeur de réacteur nucléaire 58, une ou plusieurs pompes de circulation 60 et un ou plusieurs échangeurs de chaleur 62. Egalement similaire au RML 10 de technique antérieure, en soi en ce qui concerne ses fonctions, le RML 54 comprend la cuve de réacteur 56 pour contenir une masse importante 64 de réfrigérant liquide à basse pression, par exemple du sodium liquide, et aussi pour loger le coeur du réacteur 58 dans la masse réfrigérante 64. Bien que le RML perfectionné 54 de la présente invention -soit montré sous forme d'un réacteur de type piscine, les principes de la présente invention sont facilement adaptables

pour l'emploi dans un réacteur du type boucle.

Le RML perfectionné 54 comprend fondamentalement le coeur de réacteur nucléaire 58, la cuve de réacteur 56 généralement cylindrique, une structure de confinement en béton 66 généralement cylindrique, un piédestal central de support du coeur 68, une structure annulaire de support du coeur 70, des moyens structuraux de support par le bas de la cuve de réacteur 72, un lit de matériau isolant 74, un

couvercle de sommet 76 et des soufflets reliés en série 78.

Comme déjà indiqué, la cuve de réacteur 56 contient une S masse importante 64 de réfrigérant en métal liquide à basse pression, tel que le sodium liquide, et loge le coeur à l'intérieur de cette masse. La cuve de réacteur 56 a une extrémité de sommet ouverte 80, une paroi d'extrémité de

base plate fermée 82 et une paroi latérale fermée cylindri-

que continue 86, reliant la paroi d'extrémité de sommet 80

et la paroi d'extrémité de bas 82. La structure de confine-

ment en béton 66 détermine une enceinte dans laquelle est introduite la cuve de réacteur 56, de façon que la structure de confinement 66 entoure la cuve de réacteur 56 et en est espacée et concentrique. En particulier, la structure de confinement 66 a une paroi latérale cylindrique 88 espacée vers l'extérieur de la paroi latérale de la cuve de réacteur 86 et un radier de base horizontal 90 espace au-dessous de la paroi d'extrémité de bas de la cuve de réacteur 82 et soudé sur sa périphérie à la paroi latérale de la structure

de confinement 88. Pour neutraliser toute fuite de réfrigé-

rant liquide de la cuve de réacteur 56 vers la structure de confinement 66, un gaz inerte, tel que l'azote, est confiné dans l'espace situé entre les deux. La cuve et la structure 56, 66, respectivement, fournissent la première

et la deuxième barrières entre le réfrigérant et l'atmos-

phère extérieure.

La cuve de réacteur 56 est supportée, à sa paroi d'extrémité de base 82, sur le radier de base 90 de la structure de confinement 66, par le piédestal central de suppot 6R, pa-r le moyens structuraux de support 72 et par le lit de matériau isolant 74. Dans une réalisation, le

piédestal 68 est ancré dans le radier de base de la struc-

ture de confinement 90, en y étant enfoui et s'étend à partir de ce radier vers le haut. Une partie basse 92 du piédestal 68, disposée au- dessous de la paroi d'extrémité de bas de la cuve de réacteur 82 a une section transversale de dimensions plus grandes que celle d'une partie haute du piédestal, laquelle s'étend vers le haut au-dessus de la paroi d'extrémité 82. Un épaulement annulaire dirigé vers le haut 96 est formé sur le piédestal 68, au niveau de la transition entre les parties basse et haute du piédestal 92, 94 et il supporte la paroi d'extrémité de base de la cuve 82 dans sa région centrale. La partie supérieure du piédestel 94 s'étend aussi vers le haut, à travers la chambre de pression 98 du coeur, vers le coeur 58, pour supporter le

coeur à son extrémité de base, d'une façon espacée au-

dessus de la paroi d'extrémité de base de la cuve de réac-

teur 82.

Les moyens de support structuraux 72 comprennent un anneau de support circulaire 100, ayant une pluralité d'éléments linéaires 102 qui s'étendent radialement vers l'intérieur. L'anneau de support et les éléments linéaires , 102 sont disposés entre le radier de base de la structure de confinement 90 et la paroi cylindrique 86 de la cuve de réacteur 56. L'anneau 100 est aussi relié à la cuve de réacteur 56, à sa paroi d'extrémité de base 82, afin de supporter et transmettre le poids de la cuve 56 et de son contenu, vers le bas au radier de base 90 de la structure de confinement. La configuration combinée de l'anneau et des éléments radiaux 100, 102 permet à la cuve

de réacteur de se dilater radialement, mais évite substan-

tiellement tout mouvement latéral qui pourrait lui être

imposé par l'apparition de phénomènes sismiques.

Le lit 74 de matériau isolant, qui supporte la paroi d'extrémité de base 82 de la cuve de réacteur 56 est

sous une forme granulaire, semblable au sable, de préfé-

rence composé de particules ou perles d'oxyde de magnésium de densité élevée. Le lit 74 est disposé et réparti entre le radier de base 90 de la structure de confinement et la paroi d'extrémité de base 82 de la cuve de réacteur, de façon que le radier de base supporte uniformément la paroi

d'extrémité de base et par conséquent le poids du réfrigé-

rant en sodium liquide contenu dans la cuve 56. Le lit 74 est de préférence profond d'environ 50 cm et il isole la paroi d'extrémité de base 82 de la cuve de réacteur du radier de base 90 de la structure de confinement. Le caractère granulaire du lit 74 permet à la paroi d'extrémité de base 82 de la cuve de réacteur de se dilater librement par

l'échauffement, tout en assurant constamment le support.

Les perles d'oxyde de magnésium de densité élevée sont compatibles avec le sodium lorsqu'il fuit. Les perles sont garanties comme matériau isolant à haute température et elles glisseront facilement, è l'interface avec la paroi

d'extrémité de base 82 de la cuve, pour permettre la dila-

tation thermique radiale.

Le coeur de réacteur 58 est aussi supporté, dans

la cuve de réacteur 56, par une structure de support annu-

laire renforcée 70. La structure de support 70 prend la forme d'une jupecylindrique 104 et d'une plate-forme cylindrique 106, situées en dehors du plein d'entrée 98 du coeur, et qui sont disposées dans la cuve de réacteur 56 sur sa paroi d'extrémité de base 82 et s'étendent jusqu'à l'extrémité de base du coeur 58, de façon à supporter, non seulement le coeur sur sa périphérie, mais aussi toute autre structure interne, telle que la pompe de circulation et l'échangeur de chaleur 62. La structure de support 70 comporte aussi un système de clavettes et de rainures de clavette radiales, lequel oblige la paroi de la cuve de réacteur 86 à centrer le coeur 58 et la structure de

support 70 concentriquement dans la cuve de réacteur 56.

Ces clavettes et rainures de clavette permettent à la

structure de support de se dilater librement dans la direc-

tion radiale et axiale par rapport à la cuve de réacteur 56; et elles transmettent les charges sismiques imposées au coeur 58, vers la cuve 56 et ensuite vers le radier de

base 90 de la structure de confinement.

A l'extrémité supérieure du RML perfectionné 54 est installé le couvercle de sommet 76. Le couvercle 76 est supporté par le bord de sommet de la paroi latérale 88 de la structure de confinement et il s'étend, par sa partie basse de diamètre réduit 108, à l'intérieur de la paroi latérale 88, au-dessus d'un rebord annulaire rentré 110

placé au-dessous de l'extrémité supérieure de la paroi laté-

rale de confinement 88. Le couvercle de sommet 76 est placé à une courte distance au-dessus de l'extrémité ouverte de sommet 80 de la cuve de réacteur. De cette manière, le couvercle 76 est supporté indépendamment par la structure

de confinement 66, et porte les poids de pompe de circula-

tion 60 et de l'échangeur de chaleur 62 qui traversent le couvercle. La barrière primaire du RML 54, formée par la cuve de réacteur 56 est rendue continue entre l'extrémité de sommet 80 de la cuve de réacteur 56 et le couvercle de sommet 76, et l'accroissement thermique de la paroi latérale 86 de la cuve de réacteur est compensé par l'utilisation de moyens de couplage sous forme d'une pluralité de soufflets annulaires 78 qui sont extensibles et rétractables et

connectés en série, comme le montre la coupe de la figure 3.

Les soufflets annulaires 78 s'étendent entre le couvercle 76 et l'extrémité de sommet 80 de la cuve de réacteur 56, de manière à les relier d'une façon flexible et étanche. Quand le réacteur est construit, les soufflets 78 sont allongés à une longueur prédéterminée qui développe une tension acceptable. Quand le réacteur est chauffé à la température de fonctionnement, la paroi de la cuve 86 se dilate vers le haut, en refermant les soufflets et en réduisant la tension

initiale. Ainsi, dans les conditions normales de fonction-

nement du RML 54, les soufflets 78 sont en principe sans tension. A titre d'exemple, les soufflets 78 peuvent être une série de douze anneaux, chacun large de 35,4 cm et épais de 1,25 cm, empilés ensemble. Comme le montre la figure 3,

les anneaux successifs sont soudés aux anneaux situés au-

dessus d'eux sur le diamètre intérieur de la pile, et aux anneaux situés au-dessous d'eux sur le diamètre extérieur de la pile. Il est proposé, qu'au moment de la'construction de la cuve 56, que les anneaux soient étirés jusqu'à un

allongement de 10 cm, à la température ambiante normale.

Ensuite, lorsque la cuve atteind la température normale de fonctionnement, les anneaux sont comprimés, relâchant la tension initiale. Au cours de leur durée de vie, les anneaux supportent un niveau très bas de tension de flexion, qui est limitée à celle des différences de dilatation de la cuve, produites par son refroidissement jusqu'à la température de recharge. Comme un bouclier annulaire de sodium 111 est utilisé pour contenir la masse de sodium chaud 64, les variations de température de la paroi latérale de la cuve peuvent être contrôlées plus facilement que si la paroi était en contact avec le sodium chaud. Les anneaux 78 sont placés dans une zone relativement froide et sont supposés d'avoir une température de fonctionnement de moins que 1500 C. Ils ne sont pas sujets à entrer en contact avec le sodium, sont accessibles et peuvent être surveillés d'une façon continue pour déceler la fuite du gaz de couverture. Bien que les anneaux des soufflets individuels puissent avoir jusqu'à 71,3 mètres de diamètre, leur fabrication est similaire à celle d'une bride ou anneau de raidissement, pour une cuve de

cette dimension.

L'apparition de tout phénomène sismique latéral peut provoquer le mouvement de l'extrémité de sommet 80 de

la cuve de réacteur 56, imposant ainsi une fatigue de cisail-

lement aux soufflets annuTaires 78. Pour cette raison, un anneau de guidage circulaire 112 est fixé sur la structure de confinement 66 et il s'étend entre sa paroi latérale 88 et l'extrémité de sommet ouverte 80 de la cuve de réacteur 56, afin de donner un appui latéral à l'extrémité de sommet ouverte 80 de la cuve de réacteur et limite ainsi les déviations latérales possibles de la cuve 56, tout en

permettant à la dilatation axiale de se produire librement.

Ceci évite l'application de charges latérales sur les soufflets annulaires 78, lorsque des phénomènes sismiques

latéraux se produisent.

Le RML perfectionné 54 possède aussi une paroi de protection 114, généralement cylindrique, disposée entre

le réacteur et les murs latéraux de la structure de confi-

nement 86, 88. La paroi de protection 114 est reliée, à son extrémité de base, au support structural 72 de la cuve de réacteur, en un point adjacent à la paroi d'extrémité de base 82, de manière à entourer la paroi latérale 86 de la

cuve dans une position espacée vers l'extérieur. De préfé-

rence, la paroi latérale 86 de la cuve et la paroi de pro-

tection 114 ont une configuration cylindrique coaxiale et sont séparées par un intervalle annulaire de 7,6 cm d'épaisseur approximativement. Le RML 54 comprend aussi un revêtement inférieur horizontal 116 disposé entre le radier de base 90 de la structure de confinement 66 et la paroi d'extrémité de base 82 de la cuve de réacteur 56, au-dessous du lit 74 de matériau isolant. Le revêtement 116 a une jupe cylindrique sur sa périphérie, laquelle est reliée, à son extrémité de sommet, à l'intérieur de l'anneau de support

circulaire 100.

Finalement, le RML 54 peut comprendre des moyens de réfrigération 118, disposés sur le radier de base 90 de la structure de confinement 66, pour retirer la chaleur de

la structure de confinement et du lit 74 de matériau isolant.

Dans leur forme préférée, montrée par la figure 2, les

moyens de réfrigération 118 sont constitués par une plura-

lité de tuyaux de refroidissement radiaux 119 encastrés dans

le radier de base 90 de la structure de confinement 66.

Dans la figure 4, on montre une disposition différente, dans laquelle les tubes de refroidissement 120 sont situés dans une cavité de gaz 122, entre le revêtement inférieur de protection 116 et le radier de base 90 de la structure de confinement. La cavité 122 pourra contenir du gaz azote, tandis que, comme dans le cas des tuyaux 119, de l'eau

coulera dans les tubes de refroidissement 120.

Il sera facilement compris, à l'examen de la con-

ception d'une cuve de réacteur supportée par le bas, qui est incorporée dans le RML 54, que l'accroissement axial de la cuve 56 du fait de la dilatation thermique, dans la direction montante vers le couvercle 76, provoquera une insertion plus profonde, dans le coeur 58, des barres de contr8le (non représentées) supportées par le couvercle, et produira ainsi une diminution de la réactivité. C'est l'inverse de ce qui se produit, lorsque la cuve de réacteur est suspendue au couvercle de sommet et qu'elle se dilate

vers le bas.

Il est bien entendu que la description qui

précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif, et que des variantes ou des modifications

peuvent y être apportées dans le cadre de la présente inven-

tion.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Installation de réacteur nucléaire à métal liquide, caractérisée par le fait qu'elle comprend: une cuve (12) de réacteur pour contenir une masse de métal liquide, ladite cuve comportant une extrémité de sommet ouverte, une paroi fermée à l'extrémité de base et une paroi latérale, fermée et continue, reliant lesdites parois d'extrémité de sommet et d'extrémité de base, un coeur (14) de réacteur nucléaire comportant une structure de support de plate-forme de base et étant placé à l'intérieur de ladite cuve; une structure (66) de confinement entourant ladite cuve de réacteur et ayant une paroi latérale espacée vers l'extérieur de ladite paroi latérale de la cuve de réacteur et ayant un radier de base (90) espacé au-dessous de ladite paroi d'extrémité de base de la cuve de réacteur; une structure annulaire de support (70), disposée dans ladite cuve de réacteur sur ladite paroi d'extrémité de base et s'étendant jusqu'à ladite extrémité de base dudit coeur, de façon à supporter sa périphérie mais en permettant à la dilatation radiale de se produire; des moyens structuraux de support (72) disposés entre ledit radier de base de la structure de confinement

et l'extrémité de base de ladite paroi de la cuve de réac-

teur, et supportant ladite cuve de réacteur par sa paroi d'extrémité de base sur ledit radier de base de la structure

de confinement, de façon à permettre à ladite cuve de réac-

teur de se dilater radialement, mais en prévenant substan-

tiellement tous mouvements latéraux qui pourraient être imposés par l'apparition de phénomènes sismiques; un lit (74) de matériau isolant disposé entre ledit radier de base je la structure de confinement et ladite paroi d'extrémité de base de ladite cuve de réacteur et supportant uniformément ladite cuve de réacteur à sa paroi d'extrémité de base sur ledit radier de base de la structure de confinement, de façon à séparer ladite paroi d'extrémité de base de la cuve de réacteur dudit radier de base de la structure de confinement, et à permettre à ladite paroi d'extrémité de base de la cuve de réacteur de se dilater librement lorsqu'elle s'échauffe, tout en lui assurant un support continu; caractérisé par une pièce centrale de support (68) encastrée dans ledit radier de base de la structure de confinement et

s'étendant de là vers le haut jusqu'à ladite cuve de réac-

teur, et de là de nouveau vers le haut jusqu'audit coeur de réacteur, de façon à supporter ladite paroi d'extrémité de base de ladite cuve de réacteur et ladite extrémité de base dudit coeur de réacteur dans une disposition espacée au-dessus dudit radier de blse de la structure de confinement; un couvercle (76) supporté par ladite paroi latérale de ladite cuve de confinement au-dessus de ladite extrémité ouverte de sommet de ladite cuve de réacteur; et

des moyens d'accouplement extensibles et rétrac-

tables (78) qui sont placés entre ledit couvercle et ladite extrémité ouverte de sommet de ladite cuve de réacteur, reliant ainsi d'une façon flexible et étanche ladite cuve

de réacteur, à son extrémité de sommet, audit couvercle.

2. Installation de réacteur selon la revendication 1, caractérisée par:

un anneau de guidage circulaire, positionné axia-

lement, -avec Mes clavettes radiales et des rainures de clavette disposées sur ladite structure de confinement et s'étendant entre sa paroi latérale et ladite extrémité ouverte de sommet de ladite cuve de réacteur, pour donner un appui latéral à ladite extrémité ouverte de sommet de la cuve de réacteur, afin de limiter l'application de charges

latérales sur lesdits moyens d'accouplement lors de l'appa-

rition de phénomènes sismiques latéraux, tout en permettant

à l'expansion axiale de se produire.

3. Installation selon la revendication 1, caracté-

risée par le fait que lesdits moyens structuraux de support (72) comprennent une bague de support circulaire (100) ayant une pluralité d'éléments linéaires (102) qui s'éten- dent radialement vers l'intérieur et qui sont disposés entre ledit radier de base de la structure de confinement et ladite bague de support de la cuve de réacteur, et sont reliés à ladite cuve de réacteur et supportent celle-ci à sa paroi d'extrémité de base sur ledit radier de base de la

structure de confinement.

4. Installation de réacteur selon les revendications

1 ou 2, caractérisée par le fait que ledit lit de matériau

isolant est sous une forme granulaire semblable au sable.

5. Installation de réacteur selon la revendication 4, caractérisée par le fait que ledit matériau isolant est constitué de particules d'oxyde de magnésium de densité élevée.

6. Installation de réacteur selon l'une quelconque

des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que

lesdits moyens d'accouplement (78) comportent une pluralité de soufflets annulaires extensibles et rétractables qui

sont connectés en série.

7. Installation de réacteur selon l'une quelconque

des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que

une paroi de protection (114) est disposée entre ledit réacteur et les parois latérales (86, 88) de la

structure de confinement, ladite paroi de protection entou-

rant ladite paroi latérale de la cuve de réacteur en étant espacée vers l'extérieur de cette dernière et étant reliée à son extrémité inférieure à ladite bague de support de la cuve de réacteur, adjacente à la paroi d'extrémité de base

de la cuve de réacteur.

8. Installation de réacteur selon l'une quelconque

des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que

un revêtement inférieur (116) est disposé entre ledit radier de base de ladite structure de confinement et ladite paroi d'extrémité de base de ladite cuve de réacteur

et au-dessous de ladite couche de matériau isolant.

9. Installation de réacteur selon l'une quelconque

des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que

des moyens de réfrigération (118) sont disposés dans ledit radier de base de ladite cuve de confinement pour retirer la chaleur de ladite cuve de confinement et de

ladite couche de matériau isolant.

10. Installation de réacteur selon la revendication 8, caractérisée par le fait que lesdits moyens de réfrigération comportent une pluralité de tuyaux de refroidissement radiaux (120),

encastrés dans ledit radier de base de ladite cuve de confi-

nement et situés sous ladite couche de matériau isolant.