FR2601178A1 - REACTOR BLOCK FOR A RAPID NUCLEAR REACTOR, PERMITTING NATURAL CIRCULATION EVACUATION OF THE RESIDUAL POWER OF THE HEART. - Google Patents

REACTOR BLOCK FOR A RAPID NUCLEAR REACTOR, PERMITTING NATURAL CIRCULATION EVACUATION OF THE RESIDUAL POWER OF THE HEART. Download PDF

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Abstract

LE BLOC-REACTEUR POUR UN REACTEUR RAPIDE COMPORTE DES ECHANGEURS AUXILIAIRES SODIUM-SODIUM DONT LE CIRCUIT SECONDAIRE CEDE DE LA CHALEUR A L'AIR AMBIANT A L'AIDE D'ECHANGEURS SODIUM-AIR. LES ECHANGEURS DE CHALEUR AUXILIAIRES8 SONT IMMERGES DANS LE COLLECTEUR FROID1 AU NIVEAU DU COLLECTEUR CHAUD2 DONT ILS SONT SEPARES PAR AU MOINS UN ANNEAU9, 10, ET L'ANNEAU EXTERIEUR9 PRESENTE DES TROUS CALIBRES 15. APPLICATION A UN REACTEUR RAPIDE A REFROIDISSEMENT PAR CIRCULATION NATURELLE PENDANT L'ARRET DES ELEMENTS COMBUSTIBLES DU COEUR, AINSI QUE DES ELEMENTS COMBUSTIBLES USES STOCKES AUTOUR DU COEUR.THE REACTOR BLOCK FOR A RAPID REACTOR INCLUDES AUXILIARY SODIUM-SODIUM EXCHANGERS, THE SECONDARY CIRCUIT OF WHICH PROVIDES HEAT TO ROOM AIR USING SODIUM-AIR EXCHANGERS. THE AUXILIARY HEAT EXCHANGERS8 ARE IMMERSE IN THE COLD COLLECTOR1 AT THE LEVEL OF THE HOT COLLECTOR2 FROM WHICH THEY ARE SEPARATED BY AT LEAST ONE RING9, 10, AND THE EXTERIOR RING9 HAS CALIBERED HOLES 15. APPLICATION TO A RAPID REACTOR WITH NATURAL COOLING CIRCULATION THE SHUTDOWN OF THE FUEL ELEMENTS OF THE CORE, AS WELL AS USED FUEL ELEMENTS STORED AROUND THE CORE.

Description

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BLOC REACTEUR POUR UN REACTEUR NUCLEAIRE RAPIDE, PERMETTANT  REACTOR BLOCK FOR A FAST NUCLEAR REACTOR, ALLOWING

L'EVACUATION PAR CIRCULATION NATURELLE DE LA PUISSANCE RESIDUELLE DU COEUR  EVACUATION BY NATURAL CIRCULATION OF THE RESIDUAL POWER OF THE HEART

On sait qu'il est nécessaire, dans les réacteurs nucléaires à neutrons rapides, de dissiper la puissance résiduelle sans provoquer des échauffements transitoires considérables,  It is known that it is necessary in fast neutron nuclear reactors to dissipate the residual power without causing considerable transient heating,

en cas d'arrêt du réacteur.in case of shutdown of the reactor.

A cette fin, on prévoit généralement un certain nombre d'échangeurs sodium-sodium dont le groupe de tubes est immergé dans le collecteur chaud, et dont le sodium en circulation constitue le fluide primaire, le fluide secondaire étant d'autre part refroidi par circulation naturelle d'air dans une  For this purpose, a number of sodium-sodium exchangers are generally provided, the group of tubes of which is immersed in the hot collector, and the circulating sodium of which constitutes the primary fluid, the secondary fluid being, on the other hand, cooled by circulation. natural air in a

cheminée adéquate.adequate chimney.

Dans le cas de la circulation naturelle, cette solution technique provoque dans le collecteur chaud des stratifications du sodium à une température relativement basse et qui empêchent la circulation du sodium du coeur vers le collecteur chaud, en empêchant ainsi la mise en oeuvre correcte de la circulation 20 du sodium primaire. Il est ainsi difficile de garantir qu'il  In the case of natural circulation, this technical solution causes stratification of the sodium at a relatively low temperature in the hot collector and prevents the circulation of sodium from the core to the hot collector, thus preventing the correct implementation of the circulation. Primary sodium. It is difficult to guarantee that

ne se produira pas d'échauffements transitoires dangereux.  there will be no dangerous transient overheating.

L'un des buts de la présente invention est de pallier ces difficultés et ceci est réalisé en immergeant le faisceau de tubes des échangeurs de chaleur utilisés pour dissiper la 25 puissance résiduelle, non plus dans le collecteur chaud, mais  One of the objects of the present invention is to overcome these difficulties and this is achieved by immersing the tube bundle of the heat exchangers used to dissipate the residual power, no longer in the hot collector, but

dans le collecteur froid.in the cold collector.

Ainsi, selon l'invention, le bloc réacteur pour un réacteur nucléaire de type rapide comportant: un réservoir contenant le sodium primaire, un coeur d'éléments combustibles, 30 au moins une structure de séparation hydraulique qui divise  Thus, according to the invention, the reactor block for a fast type nuclear reactor comprising: a reservoir containing the primary sodium, a core of fuel elements, at least one hydraulic separation structure which divides

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avec le coeur le volume du réservoir en un collecteur supérieur chaud et un collecteur inférieur froid, des échangeurs intermédiaires qui traversent la structure de séparation hydraulique ainsi que des pompes destinées à refouler le sodium contenu dans le collecteur froid en direction du fond du coeur des éléments combustibles, dans lequel il est prévu, pour dissiper la puissance résiduelle en cas d'arrêt du réacteur, des échangeurs auxiliaires sodium-sodium dont le fluide primaire est constitué par le sodium contenu dans le 10 réservoir et dont le fluide secondaire cède de la chaleur en retour à l'air ambiant à l'aide d'échangeurs sodium-air adéquats, est caractérisé par le fait que les échangeurs auxiliaires sont immergés dans le collecteur froid au niveau  with the core the volume of the tank in a hot upper collector and a cold lower collector, intermediate exchangers that pass through the hydraulic separation structure as well as pumps for discharging the sodium contained in the cold collector towards the bottom of the core elements fuel, in which it is provided, to dissipate the residual power in the event of reactor shutdown, sodium-sodium auxiliary exchangers whose primary fluid is constituted by the sodium contained in the tank and the secondary fluid gives heat back to the ambient air by means of suitable sodium-air exchangers, is characterized by the fact that the auxiliary heat exchangers are immersed in the cold collector

du collecteur chaud dont ils sont séparés par au moins un 15 anneau.  hot collector from which they are separated by at least one ring.

Selon un autre mode de réalisation, les échangeurs auxiliaires traversent la structure de séparation hydraulique entre le collecteur chaud et le collecteur froid et sont séparés du collecteur chaud par au moins un anneau. La struc20 ture de séparation hydraulique comporte deux éléments qui  According to another embodiment, the auxiliary exchangers pass through the hydraulic separation structure between the hot collector and the cold collector and are separated from the hot collector by at least one ring. The hydraulic separation structure has two elements which

définissent un intervalle intermédiaire dans lequel ces éléments s'étendent tous les deux sous la forme d'anneau autour des échangeurs intermédiaires. Selon l'invention, ces échangeurs sont ainsi entourés par au moins un anneau qui les isole 25 du sodium du collecteur chaud.  define an intermediate gap in which these elements both extend in the form of rings around the intermediate exchangers. According to the invention, these exchangers are thus surrounded by at least one ring which isolates them from the sodium of the hot collector.

L'anneau extérieur entourant chaque échangeur auxiliaire présente à sa partie supérieure un nombre convenable de trous calibrés. Le bloc réacteur selon l'invention, équipé d'échangeurs 30 intermédiaires présentant une enveloppe cylindrique entourant chaque échangeur intermédiaire, ladite enveloppe comportant des ouvertures supérieures pour l'entrée du sodium contenu dans le collecteur chaud et des ouvertures inférieures pour la sortie du sodium en direction du collecteur froid, est carac35 térisé par le fait que les bords supérieurs de ces ouvertures inférieures sont situés à un niveau plus élevé que le centre  The outer ring surrounding each auxiliary exchanger has at its upper part a suitable number of calibrated holes. The reactor block according to the invention, equipped with intermediate exchangers having a cylindrical envelope surrounding each intermediate exchanger, said envelope having upper openings for the entry of the sodium contained in the hot collector and lower openings for the sodium outlet in direction of the cold collector, is characterized by the fact that the upper edges of these lower openings are located at a higher level than the center

thermique du coeur.thermal heart.

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Selon encore un autre mode de réalisation, en cas d'arrêt du réacteur et de refroidissement du combustible par circulation naturelle, les moyens de sortie du sodium en provenance du collecteur chaud sont situés au- dessus du niveau du centre thermique du coeur.  According to yet another embodiment, in case of reactor shutdown and cooling of the fuel by natural circulation, the sodium outlet means from the hot collector are located above the level of the thermal center of the core.

D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation,  Other purposes, advantages and features will become apparent upon reading the description of an embodiment,

faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé o: - la figure 1 représente schématiquement la coupe trans10 versale d'un réacteur nucléaire classique de type rapide. Sur cette figure, les parties concernant le système d'évacuation de la puissance résiduelle apparaissent nettement; - la figure 2 est similaire à la figure 1 mais se rapporte à l'installation d'échangeurs de chaleur mettant en oeuvre la présente invention; - les figures 3/A et 3/B représentent schématiquement les 20 échangeurs auxiliaires, respectivement de type connu et selon l'invention, en situation d'attente de service; - les figures 4/A et 4/B sont similaires aux figures 3/A et 3/B mais se rapportent à la situation 25 existant dans les échangeurs auxiliaires,  BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic representation of the trans-versal section of a conventional fast type nuclear reactor. In this figure, the parts relating to the system of evacuation of the residual power appear clearly; - Figure 2 is similar to Figure 1 but relates to the installation of heat exchangers embodying the present invention; - Figures 3 / A and 3 / B schematically show the auxiliary exchangers, respectively of known type and according to the invention, in standby situation; FIGS. 4 / A and 4 / B are similar to FIGS. 3 / A and 3 / B but relate to the situation existing in the auxiliary exchangers,

respectivement selon l'état de la technique et selon l'invention, peu de temps apres l'arrêt du réacteur.  respectively according to the state of the art and according to the invention, shortly after stopping the reactor.

Comme on l'a représenté à la figure 1, de façon connue, 30 le bloc réacteur est divisé en une zone inférieure dénommée le collecteur froid 1, et une zone supérieure et centrale 2  As shown in FIG. 1, in known manner, the reactor block is divided into a lower zone called the cold collector 1, and an upper and central zone 2.

dénommée le collecteur chaud.called the hot collector.

Ces deux zones sont séparées l'une de l'autre par une ou  These two zones are separated from one another by one or

plusieurs structures de séparation hydraulique 3, 4.  several hydraulic separation structures 3, 4.

Le sodium circule normalement depuis le collecteur froid  Sodium circulates normally from the cold collector

en direction du collecteur chaud, via le coeur 5 du réacteur, en s'échauffant et depuis le collecteur chaud vers le collecteur froid, via les échangeurs intermédiaires 6 en se refroi-  in the direction of the hot collector, via the core 5 of the reactor, by heating up and from the hot collector to the cold collector, via the intermediate exchangers 6 in cooling

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dissant. Dans des conditions normales, la circulation est assurée par les pompes 70 immergées dans le collecteur froid 1 et qui, à l'aide de canalisations adéquates 7, refoulent le sodium liquide sous la grille 71 supportant les éléments combustibles formant le coeur 5. Lorsqu'une situation d'arrêt se produit, la dissipation de la puissance résiduelle est réalisée par les échangeurs auxiliaires sodium-sodium 8, qui sont habituellement dénommés les échangeurs d'évacuation de puissance résiduelle. Le sodium 10 secondaire de ces échangeurs auxiliaires cède en retour la chaleur qu'il a absorbé à de l'air s'écoulant dans une cheminée adéquate. Ce second échangeur de chaleur du système de dissipation de puissance résiduelle est habituellement dénommé  dissant. Under normal conditions, the circulation is ensured by the pumps 70 immersed in the cold collector 1 and which, by means of suitable pipes 7, discharge the liquid sodium under the grid 71 supporting the fuel elements forming the core 5. When a shutdown situation occurs, the dissipation of the residual power is carried out by the sodium-sodium 8 auxiliary exchangers, which are usually referred to as the residual heat dissipation exchangers. The secondary sodium of these auxiliary exchangers gives back the heat it has absorbed to air flowing in a suitable chimney. This second heat exchanger of the residual power dissipation system is usually referred to as

l'échangeur sodium-air.the sodium-air exchanger.

Les pompes 70 fonctionnent en général correctement.  The pumps 70 generally work properly.

Selon une première solution connue, on s'arrange pour que, au moins l'une des pompes reste en service. Dans ce cas et à l'arrêt du réacteur, le sodium du collecteur chaud 2 est refroidi par les échangeurs auxiliaires 8 et il passe ensuite 20 via les échangeurs intermédiaires 6 dans le collecteur froia 1, d'o il est refoulé par les pompes 70 et les conduites 7 pour traverser le coeur 5 o il absorbe de la chaleur puis retourne  According to a first known solution, it is arranged that at least one of the pumps remains in service. In this case and at the reactor shutdown, the sodium of the hot collector 2 is cooled by the auxiliary exchangers 8 and then passes through the intermediate exchangers 6 into the collector 1, where it is discharged by the pumps 70. and the pipes 7 to cross the heart 5 where it absorbs heat and then returns

une fois de plus au collecteur chaud.  once again at the hot collector.

Si d'autre part, dans des conditions d'arrêt du réac25 teur, on doit envisager que l'alimentation de toutes les pompes est interrompue, le sodium doit continuer à circuler naturellement. Cependant, la disposition habituelle des échangeurs auxiliaires 8, telle ru'illustrée à la figure 1, n'assure pas la circulation effi.ace du sodium entre le collecteur 30 chaud et le collecteur réchauffé lorsque toutes les pompes 7  If, on the other hand, under shutdown conditions of the reactor, it should be considered that the supply of all the pumps is interrupted, the sodium must continue to circulate naturally. However, the usual arrangement of the auxiliary heat exchangers 8, as illustrated in FIG. 1, does not ensure the efficient circulation of sodium between the hot collector and the heated collector when all the pumps are in operation.

sont à l'arrêt.are stopped.

En effet, l'agencement représenté à la figure 1 permet le refroidissement du sodium dans le collecteur chaud mais empêche la circulation du sodium dans le coeur: en fait, le sodium qui est situé directement au-dessus du coeur et qui est refroidi par les échangeurs auxiliaires 8 se stratifie et ce sodium relativement froid tente à descendre vers le fond, c'est-à- dire en direction du coeur 5. Il s'ensuit que le débit  Indeed, the arrangement shown in Figure 1 allows the cooling of the sodium in the hot collector but prevents the circulation of sodium in the heart: in fact, the sodium which is located directly above the core and which is cooled by the Auxiliary exchangers 8 is stratified and this relatively cold sodium tries to descend to the bottom, that is to say towards the heart 5. It follows that the flow

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de sodium à travers le coeur 5 est instable et difficile a assurer, ce qui peut conduire à des températures élevées dans  of sodium through the heart 5 is unstable and difficult to insure, which can lead to high temperatures in

les éléments combustibles du coeur.  the combustible elements of the heart.

La figure 2 illustre la solution selon l'invention; dans 5 un but de simplification, on a attribué aux parties correspondantes de cette figure les mêmes repères de référence. Dans ce cas, les échangeurs auxiliaires sodium-sodium 8 du circuit de dissipation de puissance résiduelle sont installés dans le collecteur froid 1. Les échangeurs auxiliaires 8 sont cepen10 dant installés au niveau du collecteur froid 2. Dans ce but, les échangeurs auxiliaires 8 sont entourés par des anneaux qui, dans ce cas spécifique, sont des anneaux cylindriques 9, au nombre de deux et qui sont reliés à leur base aux  Figure 2 illustrates the solution according to the invention; for the sake of simplification, the corresponding parts of this figure have been assigned the same reference numerals. In this case, the sodium-sodium auxiliary heat exchangers 8 of the residual heat dissipation circuit are installed in the cold collector 1. The auxiliary heat exchangers 8 are however installed at the cold collector 2. For this purpose, the auxiliary exchangers 8 are surrounded by rings which, in this specific case, are cylindrical rings 9, two in number and which are connected at their base to the

structures de séparation hydraulique 3 et 4 entre les collec15 teurs chaud et froid.  hydraulic separation structures 3 and 4 between the hot and cold collectors.

Cette solution ne présente pas de contre-indication lorsque l'installation fonctionne dans des conditions normales: dans ce cas, le sodium du collecteur froid présente une  This solution does not have a contraindication when the installation is operating under normal conditions: in this case, the sodium of the cold collector

température d'environ 400 C, tandis que le sodium du collec20 teur chaud présente une température d'environ 550 C.  temperature of about 400 ° C., whereas the sodium of the hot collector has a temperature of about 550 ° C.

Les échangeurs auxiliaires enlèvent une faible partie de la puissance au sodium dans le collecteur froid et la cède à l'atmosphère via les échangeurs sodium-air mentionnés précédemment. Cette dissipation de puissance présente cependant un 25 effet positif du fait qu'elle sert à abaisser la température de la couche de sodium contenue entre les structures 9 et 10, et donc entre les structures 3 et 4, dont les structures 9 et  Auxiliary exchangers remove a small portion of the sodium power in the cold collector and give it to the atmosphere via the sodium-air exchangers mentioned previously. This dissipation of power, however, has a positive effect because it serves to lower the temperature of the sodium layer contained between the structures 9 and 10, and therefore between the structures 3 and 4, whose structures 9 and

constituent le prolongement entourant les échangeurs 8.  constitute the extension surrounding the interchanges 8.

De cette façon, le sodium contenu à l'intérieur de l'anneau 10 le plus intérieur est maintenu à une température relativement proche de 400 C, en dépit de l'apport de chaleur réalisé par conduction du fait du sodium du collecteur chaud qui l'entoure. De cette façon, les circuits d'évacuation de puissance résiduelle sont maintenus dans des conditions de travail normales à l'état d'attente active, à une température d'environ 400 C, tandis que dans les solutions connues représentées à la figure 1, et à l'état d'attente active, ils  In this way, the sodium contained within the innermost ring 10 is maintained at a temperature relatively close to 400 ° C, despite the heat input achieved by conduction due to the hot collector 'surrounded. In this way, the residual power discharge circuits are maintained under normal working conditions in the active waiting state, at a temperature of about 400 ° C., whereas in the known solutions represented in FIG. and in the active waiting state they

restent à une température d'environ 550 C.  remain at a temperature of about 550 C.

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Cette situation est illustrée sur les figures 3/A et 3/B qui se rapportent toutes les deux à la situation qui existe à l'état d'attente active dans les collecteurs auxiliaires 8 et  This situation is illustrated in FIGS. 3 / A and 3 / B, both of which relate to the situation which exists in the active waiting state in the auxiliary collectors 8 and

dans les échangeurs sodium-air 80.in sodium-air heat exchangers 80.

Comme on l'a déjà mentionné, la figure 3/A se rapporte à la solution connue de la figure 1 tandis que la figure 3/B se rapporte à la solution selon l'invention représentée à la figure 2. Après l'arrêt du réacteur, par suite de l'inertie des pompes qui continuent à tourner pendant quelque temps, la 10 température entre les collecteurs chaud et froid tente à  As already mentioned, FIG. 3 / A relates to the known solution of FIG. 1 while FIG. 3 / B relates to the solution according to the invention shown in FIG. reactor, as a result of the inertia of the pumps that continue to rotate for some time, the temperature between the hot and cold collectors is trying to

s'uniformiser à une valeur intermédiaire et cette situation est représentée schématiquement sur les figures 4/A et 4/B.  to be uniform to an intermediate value and this situation is shown schematically in Figures 4 / A and 4 / B.

La figure 4/A se rapporte à la solution connue tandis que la solution 4/B se rapporte à la solution selon l'inven15 tion. On peut voir clairement sur la figure 4/A que le sodium secondaire présent dans l'échangeur auxiliaire 8 a une température inférieure à celle du sodium secondaire dans l'échangeur sodium-air 80 situé à un niveau plus élevé: ainsi, dans la solution connue, la mise en route de la circulation natu20 relle du sodium secondaire entre l'échangeur auxiliaire 8 et l'échangeur sodiumair 80 situé au-dessus de lui est retardée jusqu'à ce que la température à l'intérieur du collecteur chaud commence à augmenter à nouveau. Au contraire, dans le système illustré à la figure 4/B, les échangeurs auxiliaires 8 25 et 10 et l'échangeur sodium-air 80 se trouvent à une température légèrement supérieure à celle de l'autre, si bien que la mise en route de la circulation naturelle du sodium secondaire  Figure 4 / A refers to the known solution while solution 4 / B refers to the solution according to the invention. It can clearly be seen in FIG. 4 / A that the secondary sodium present in the auxiliary exchanger 8 has a temperature lower than that of the secondary sodium in the sodium-air exchanger 80 located at a higher level: thus, in the solution known, the start of the natural secondary sodium circulation between the auxiliary exchanger 8 and the sodium exchanger 80 located above it is delayed until the temperature inside the hot collector begins to increase again. On the contrary, in the system illustrated in FIG. 4 / B, the auxiliary heat exchangers 8 and 10 and the sodium-air heat exchanger 80 are at a temperature slightly higher than that of the other, so that the start-up of the natural circulation of secondary sodium

est accélérée.is accelerated.

Ainsi, selon l'invention, dans une situation d'arrêt, 30 l'intervention des échangeurs auxiliaires et-des échangeurs  Thus, according to the invention, in a shutdown situation, the intervention of auxiliary exchangers and exchangers

air-sodium est plus rapide.air-sodium is faster.

On va maintenant voir que, selon l'invention, même après  We will now see that, according to the invention, even after

le départ de la circulation naturelle à l'intérieur des échangeurs auxiliaires, la dissipation de la puissance résiduelle 35 est mise en oeuvre de façon plus efficace.  the departure of the natural circulation inside the auxiliary exchangers, the dissipation of the residual power 35 is implemented more effectively.

L'évacuation de la puissance résiduelle par suite de la circulation du sodium primaire est due à l'effet moteur provoqué par les éléments combustibles. Au cours de la phase  The evacuation of the residual power as a result of the circulation of the primary sodium is due to the motor effect caused by the fuel elements. During the phase

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de dissipation de la puissance résiduelle à l'aide de la circulation naturelle du sodium primaire, celui-ci s'écoule du coeur 5 en direction du collecteur chaud 2. De là, il entre dans les échangeurs intermédiaires 6, via les ouvertures supérieures 61, et s'évacue par les ouvertures inférieures 62 vers le collecteur froid 1. Il retourne ensuite via les pompes 70 et les conduites 7 dans le coeur 5 pour effectuer à  dissipation of the residual power using the natural circulation of the primary sodium, it flows from the core 5 towards the hot collector 2. From there, it enters the intermediate heat exchangers 6, via the upper openings 61 , and is evacuated by the lower openings 62 to the cold manifold 1. It then returns via the pumps 70 and the pipes 7 in the core 5 to make

nouveau le trajet qui vient d'être mentionné.  again the journey just mentioned.

Selon l'invention, le sodium chaud en provenance des 10 fenêtres inférieures 62 des échangeurs intermédiaires 6 se stratifie dans la partie supérieure du collecteur froid 1 (en plus de la course de mélange du sodium froid à l'intérieur de cette partie) et pénètre ainsi à l'intérieur de l'anneau 10 qui entoure l'échangeur auxiliaire 8. Il pénètre ainsi via les 15 ouvertures supérieures 81 de l'échangeur auxiliaire 8 et, après s'être refroidi à l'intérieur de cet échangeur, encore en circulation naturelle, il sort via les ouvertures inférieures 82. Il est ensuite aspiré en retour à partir de  According to the invention, the hot sodium from the lower windows 62 of the intermediate heat exchangers 6 is laminated in the upper part of the cold collector 1 (in addition to the cold sodium mixing stroke inside this part) and penetrates thus inside the ring 10 which surrounds the auxiliary exchanger 8. It thus enters via the upper openings 81 of the auxiliary exchanger 8 and, after having cooled inside this exchanger, again in natural circulation, it goes out through the lower openings 82. It is then sucked back from

ces ouvertures par les pompes 70 et les canalisations 7 en 20 direction du coeur 5.  these openings by the pumps 70 and the pipes 7 towards the core 5.

On remarquera qu'afin d'assurer la circulation naturelle du sodium primaire à l'intérieur du coeur 5, il est nécessaire que le bord supérieur 63 des ouvertures inférieures 62 des  It will be noted that in order to ensure the natural circulation of the primary sodium within the heart 5, it is necessary that the upper edge 63 of the lower openings 62 of the

échangeurs intermédiaires 6 soit à un niveau supérieur à celui 25 du centre thermique (q) du coeur 5.  intermediate exchangers 6 is at a level higher than that 25 of the thermal center (q) of the core 5.

Cette solution réalisée à l'aide de l'invention, lorsque la séparation entre le collecteur froid et le collecteur chaud est réalisée à l'aide d'au moins deux structures 9 et 10, tel que représenté sur les figures, permet le refroidissement par 30 circulation naturelle des éléments combustibles usés disposés dans le stockage interne situé autour du coeur 5. A l'aide de l'installation selon l'invention, ce refroidissement est  This solution made with the aid of the invention, when the separation between the cold collector and the hot collector is carried out using at least two structures 9 and 10, as shown in the figures, allows the cooling by 30 natural circulation of spent fuel elements disposed in the internal storage located around the heart 5. With the aid of the installation according to the invention, this cooling is

réalisé dans un état de fonctionnement quelconque du réacteur.  realized in any operating state of the reactor.

Dans ce but, la partie supérieure de l'anneau extérieur 9 qui 35 entoure les échangeurs auxiliaires 8 est équipée de trous calibrés 15. Le sodium du collecteur chaud 2 pénètre à travers ces trous calibrés dans l'intervalle existant entre les deux anneaux 9 et 10 et, par conduction, cède de la chaleur au  For this purpose, the upper part of the outer ring 9 which surrounds the auxiliary exchangers 8 is equipped with calibrated holes 15. The sodium of the hot collector 2 penetrates through these calibrated holes in the gap existing between the two rings 9 and 10 and, by conduction, yields heat to

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sodium du collecteur froid contenu entre l'anneau interne 10  Sodium of the cold collector contained between the inner ring 10

et la paroi extérieure de l'échangeur auxiliaire 8.  and the outer wall of the auxiliary exchanger 8.

Cette chaleur est en retour cédée au sodium secondaire  This heat is returned to secondary sodium

de l'échangeur auxiliaire 8 et au moins partiellement, via 5 celui-ci, à l'ambiance à l'aide de l'échangeur sodium-air.  of the auxiliary heat exchanger 8 and at least partially via it to the atmosphere using the sodium-air heat exchanger.

Une seconde fraction de cette chaleur est cédée au sodium du collecteur froid dans la zone située en-dessous des -échangeurs auxiliaires 8. Le sodium qui descend dans l'intervalle existant entre les anneaux 9 et 10 continue son parcours 10 dans l'intervalle 16 existant entre les deux structures 3 et 4, servant de séparation hydraulique entre les collecteurs froid et chaud. De cette façon, le sodium circulant dans l'intervalle 16 déjà refroidi à l'aide du mécanisme qui vient d'être décrit, ne crée pas de gradients thermiques excessifs 15 dans la masse de. la structure 3. L'écoulement du sodium en circulation dans l'intervalle 16 se termine en refroidissant les éléments combustibles 14 stockés autour du coeur 5. Selon un mode de réalisation en variante, les échangeurs auxiliaires 8 peuvent être situés à l'extérieur par rapport aux éléments de 20 séparation hydraulique 3 et 4. Dans ce cas, les échangeurs auxiliaires peuvent être insérés à l'intérieur du collecteur froid sans les structures de confinement 9 et 10 prévues dans  A second fraction of this heat is transferred to the sodium of the cold collector in the zone below the auxiliary exchangers 8. The sodium which falls in the gap existing between the rings 9 and 10 continues its course in the range 16 existing between the two structures 3 and 4, serving as hydraulic separation between the collector cold and hot. In this way, the sodium circulating in the gap 16 already cooled by the mechanism just described, does not create excessive thermal gradients in the mass of. structure 3. The flow of circulating sodium in the gap 16 ends by cooling the fuel elements 14 stored around the core 5. According to an alternative embodiment, the auxiliary exchangers 8 may be located outside by relative to the hydraulic separation elements 3 and 4. In this case, the auxiliary exchangers can be inserted inside the cold collector without the containment structures 9 and 10 provided in

la solution citée précédemment.the solution mentioned above.

Dans ce cas, les structures 3 et 4 doivent prévoir des boucles circonférencielles afin de laisser l'espace nécessaire  In this case, the structures 3 and 4 must provide circumferential loops in order to leave the necessary space

pour l'installation des échangeurs sodium-sodium. Cette solution structurelle permet d'éliminer la structure 90 de confinement du sodium en provenance du collecteur froid (figure 1).  for the installation of sodium-sodium exchangers. This structural solution eliminates the sodium confinement structure 90 from the cold collector (FIG. 1).

Cette structure de confinement 90 a pour fonction de faire transiter un faible pourcentage du débit total de sodium primaire froid de façon à ce qu'il vienne lécher le réservoir principal pour le refroidir. En effet, la présence des échangeurs sodium-sodium 8 à l'extérieur de la structure de séparation 3 permet d'absorber la chaleur transmise au sodium à la 35 partie supérieure du collecteur froid par conduction via les  This containment structure 90 has the function of passing a small percentage of the total flow of cold primary sodium so that it comes to lick the main tank to cool. Indeed, the presence of the sodium-sodium exchangers 8 outside the separation structure 3 makes it possible to absorb the heat transmitted to the sodium at the upper part of the cold collector by conduction via the

structures 3 et 4 citées précédemment.  structures 3 and 4 cited above.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de  Of course, the present invention is not limited to the embodiments described and shown and is capable of numerous variants accessible to the man of

l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.  art without departing from the spirit of the invention.

9 26011789 2601178

Claims (6)

REVENDICATIONS 1.- Bloc-réacteur pour un réacteur nucléaire rapide, permettant l'évacuation par circulation naturelle de la puissance résiduelle à l'arrêt, du type comportant: - un réservoir contenant le sodium primaire, - un coeur d'éléments combustibles, - au moins une structure de séparation hydraulique qui divise, avec ledit coeur, le volume du réservoir en un collecteur supérieur chaud et un collecteur inférieur 10 froid, - des échangeurs intermédiaires qui traversent la structure de séparation hydraulique, ainsi que - des pompes pour faire circuler le sodium contenu dans le collecteur froid en direction du fond du coeur des 15 éléments combustibles, dans lequel il est prévu, pour dissiper la puissance résiduelle en cas d'arrêt du réacteur, des échangeurs auxiliaires sodiumsodium dont le fluide primaire est constitué par le sodium contenu dans le réservoir et dont le fluide secondaire cède de 20 la chaleur en retour à l'air ambiant à l'aide d'échangeurs sodium-air adéquats, caractérisé par le fait que les échangeurs auxiliaires (8) sont immergés dans le collecteur froid (1) au niveau du collecteur chaud (2) dont ils sont séparés par au  1.- Reactor block for a fast nuclear reactor, allowing the evacuation by natural circulation of the residual power at standstill, of the type comprising: - a reservoir containing the primary sodium, - a core of fuel elements, - to minus a hydraulic separation structure which divides, with said core, the volume of the reservoir into a hot upper manifold and a cold lower manifold; - intermediate exchangers which pass through the hydraulic separation structure, as well as - pumps to circulate the sodium contained in the cold collector towards the bottom of the core of the 15 fuel elements, in which it is expected, to dissipate the residual power in case of reactor shutdown, sodiumsodium auxiliary exchangers whose primary fluid is constituted by the sodium contained in the reservoir and whose secondary fluid yields heat back to the ambient air using sodium-air heat exchangers. characterized by the fact that the auxiliary exchangers (8) are immersed in the cold collector (1) at the hot collector (2) from which they are separated by moins un anneau (9, 10).minus one ring (9, 10). 2.- Bloc-réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les échangeurs auxiliaires (8) traversent la structure de séparation hydraulique (3, 4) entre le collecteur  2. Block reactor according to claim 1, characterized in that the auxiliary exchangers (8) pass through the hydraulic separation structure (3, 4) between the collector chaud (2) et le collecteur froid (1) et sont séparés du collecteur chaud par au moins un anneau (9, 10).  hot (2) and the cold collector (1) and are separated from the hot collector by at least one ring (9, 10). 3.- Bloc-réacteur selon l'une des revendications 1 ou 2,  3. Reactor block according to one of claims 1 or 2, caractérisé par le fait que la structure de séparation hydraulique comporte deux éléments (3, 4) qui définissent un intervalle intermédiaire (16) dans lequel ces éléments s'étendent  characterized by the fact that the hydraulic separation structure comprises two elements (3, 4) which define an intermediate gap (16) in which these elements extend tous les deux sous la forme d'anneaux (9, 10) autour des 35 échangeurs intermédiaires (8).  both in the form of rings (9, 10) around the intermediate exchangers (8). 4.- Bloc-réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'anneau extérieur (9) entourant chaque échangeur auxiliaire (8) est muni,  4. reactor block according to any one of the preceding claims, characterized in that the outer ring (9) surrounding each auxiliary exchanger (8) is provided, 26011782601178 à sa partie supérieure, d'un nombre convenable de trous calibrés (15).  at its upper part, a suitable number of calibrated holes (15). 5.- Bloc-réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, équipé d'échangeurs intermédiaires qui  5. Reactor block according to any one of the preceding claims, equipped with intermediate exchangers which présentent une enveloppe cylindrique entourant chaque échangeur intermédiaire, ladite enveloppe comportant des ouvertures supérieures pour l'entrée du sodium du collecteur chaud et des ouvertures inférieures pour la sortie du sodium en direction du collecteur froid, caractérisé par le fait que les bords supérieurs (63) des ouvertures inférieures (62) sont situés à  have a cylindrical envelope surrounding each intermediate exchanger, said envelope having upper openings for the sodium inlet of the hot collector and lower openings for the sodium outlet towards the cold collector, characterized in that the upper edges (63) lower openings (62) are located at un niveau plus élevé que le centre thermique (q) du coeur (5).  a level higher than the thermal center (q) of the heart (5). 6.- Bloc-réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'en cas d'arrêt  6. Reactor block according to any one of the preceding claims, characterized in that in case of stopping du réacteur et de refroidissement du combustible par circula15 tion naturelle, les moyens de sortie (62) du sodium en provenance du collecteur chaud (2) sont situés au-dessus du niveau  of the reactor and cooling the fuel by natural circulation, the outlet means (62) of sodium from the hot collector (2) are located above the level du centre thermique (q) du coeur (5).  the thermal center (q) of the heart (5).
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