FR2681976A1 - Reacteur rapide refroidi au sodium. - Google Patents
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Abstract
Réacteur rapide refroidi au sodium comprenant: une cuve de réacteur (1), un cœur (8), une structure de support de cœur (9) qui divise l'intérieur de la cuve de réacteur (1) en un volume haute pression (17) et en un volume basse pression (11), une pompe de circulation électromagnétique (18) et un moyen d'échange thermique intermédiaire (6). La pompe de circulation est munie d'un orifice de décharge (20) et d'un espace de gaz confiné (22) qui est en communication avec l'orifice de décharge (20) et avec le volume haute pression (17), l'agent de refroidissement de métal liquide (2) situé au-dessus de l'orifice de décharge (20) s'écoulant dans le volume haute pression (17) au moyen de la pression de gaz de décharge du gaz accumulé dans l'espace de gaz confiné (22) du fait du fonctionnement la de pompe de circulation électromagnétique au moment de son arrêt d'urgence.
Description
i La présente invention concerne un réacteur rapide refroidi au sodium
permettant d'assurer un débit d'écoulement du fluide de refroidissement du coeur lors d'une procédure d'urgence de coeur de réacteur et d'améliorer la sécurité du fonctionnement du coeur au moyen d'un système statique qui utilise seulement
un phénomène physique qui se passe dans une cuve de réacteur.
De façon générale, dans un réacteur rapide, une ouverture supérieure est fermée par une dalle de toit et un coeur dans lequel une pluralité d'assemblages de combustible sont agencés est disposé sensiblement au niveau de la partie centrale de la cuve de réacteur et est supporté par une structure de support de coeur disposée au niveau de la partie inférieure de la cuve du réacteur Une structure supérieure de coeur est disposée au niveau de la partie supérieure du coeur de manière à traverser la dalle de toit et une pluralité de pompes de circulation et d'échangeurs thermiques intermédiaires sont suspendus à la dalle de toit, au niveau des parties périphériques externes de la structure supérieure de coeur Du sodium liquide est utilisé en tant qu'agent de refroidissement pour le réacteur rapide Le coeur est refroidi par un sodium qui présente une température faible et qui est alimenté au moyen des pompes de circulation et le sodium chauffé par le refroidissement du coeur est ensuite refroidi par l'intermédiaire de l'opération d'échange thermique avec un sodium secondaire en tant qu'agent de refroidissement secondaire dans les échangeurs thermiques intermédiaires, le sodium ainsi refroidi étant ensuite à nouveau alimenté dans le
coeur au moyen des pompes de circulation.
Un exemple d'un réacteur rapide du type à réservoir
classique est décrit ci-après par report à la figure 6.
Si l'on se reporte à la figure 6, on peut voir qu'un index de référence 1 indique une cuve de réacteur dans laquelle du sodium
liquide 2 en tant qu'agent de refroidissement liquide est reçu.
Une ouverture supérieure de la cuve de réacteur 1 est fermée par une dalle de toit 3 Au niveau de la partie supérieure de l'intérieur de la cuve de réacteur 1 est formé un espace de gaz de recouvrement 15, au- dessus du niveau de surface libre du sodium liquide 2 Une pluralité de pompes de circulation 4 dont seulement une est représentée sont disposées de manière à traverser la dalle de toit 3 et une pluralité d'échangeurs thermiques intermédiaires 6 dont seulement un est représenté qui sont munis au niveau de leurs parties supérieures d'une entrée 5 a et d'une sortie 5 b de sodium secondaire sont également disposés de manière à traverser la dalle de toit 3 Les parties inférieures de la pompe de circulation 4 et de l'échangeur thermique intermédiaire 6 s'étendent vers le bas depuis la dalle de toit 3 Un coeur 8 qui reçoit une pluralité d'assemblages de combustible est monté sur une structure de support de coeur 9, sensiblement au niveau de la partie centrale
de la cuve de réacteur 1.
Dans le réacteur rapide du type à réservoir de la structure décrite ciavant, le fluide de refroidissement est soumis à une circulation forcée au moyen de la pompe de circulation et un sodium basse température 2 a guidé à l'intérieur d'un volume inférieur 17 est alimenté dans le coeur 8 au travers d'une conduite interne au coeur 16 afin de refroidir le coeur 8 Un sodium haute température 2 b, du fait du refroidissement du coeur 8, s'écoule à l'intérieur d'un volume supérieur 11 vers le haut, radialement le long de la partie inférieure de la structure supérieure de coeur 10, comme représenté par des flèches, et une partie du sodium haute température 2 b est guidée dans l'échangeur thermique intermédiaire 6 au travers de fenêtres 12 formées dans l'échangeur thermique 6 Le sodium 2 b introduit dans l'échangeur thermique 6 passe sur une pluralité de tubes chauffants électriques non représentés qui sont incorporés dans l'échangeur thermique 6 pour ainsi mettre en oeuvre l'opération d'échange thermique avec le sodium secondaire, d'o son refroidissement, et le sodium refroidi après l'opération d'échange thermique s'écoule ensuite à l'intérieur du volume inférieur 17 au travers d'une tuyère de sortie 3 de l'échangeur thermique intermédiaire 6 Le sodium basse température 2 a qui s'écoule hors de la tuyère de sortie 13 est guidé jusqu'à la pompe de circulation 4 puis il est introduit dans la conduite interne au coeur 16 puis dans le coeur 8 Les écoulements des sodium basse température et haute température 2 a et 2 b sont séparés par deux parois de séparation 7 constituées par des sections de paroi de
séparation supérieure et inférieure.
Dans l'art classique, lors d'une période d'arrêt de coeur en urgence du réacteur rapide refroidi au sodium de la structure décrite ci-avant, des barres de commande non représentées sont rapidement insérées dans le coeur 8 afin d'appliquer une réactivité négative pour ainsi arrêter une réaction nucléaire, ce qui abaisse les températures du combustible et du sodium liquide 2 Simultanément, le fonctionnement de la pompe de circulation 4 est arrêté pour réduire le choc thermique de refroidissement vis-à-vis de l'équipement disposé dans la cuve du réacteur afin d'ainsi supprimer la chute thermique à l'aide d'un débit d'écoulement faible obtenu au moyen d'un moteur de lancement. Dans le cas o l'écoulement du sodium liquide 2 est arrêté instantanément du fait de l'arrêt du fonctionnement de la pompe de circulation 4, le débit d'écoulement du sodium liquide pour refroidir le coeur 8 se tarit et le sodium liquide, en tant que fluide de refroidissement, peut être amené en ébullition et dans un cas défavorable, le combustible peut exploser Afin de parer à un tel défaut et d'abaisser sans à-coups le débit d'écoulement du sodium liquide, dans la technologie classique, lorsque le fonctionnement de la pompe de circulation s'arrête, un dispositif de commande de débit d'écoulement non représenté destiné à arrêter sans à-coups le fonctionnement de la pompe de circulation 4 au moyen d'une inertie mécanique obtenue au moyen d'un volant d'inertie de grande dimension est installé au niveau
d'une partie externe du réacteur.
Cependant, une fiabilité importante est requise pour le dispositif de commande de débit d'écoulement du point de vue de la sécurité et le dispositif de commande de débit d'écoulement présente lui-même une structure importante à cette fin Plus particulièrement, dans le cas o une pompe électromagnétique est utilisée pour la pompe de circulation 4, la pompe ne présente pas de force d'inertie en rotation de telle sorte qu'il devient plus important d'installer ce dispositif de commande de débit d'écoulement moyennant une fiabilité opérationnelle élevée En outre, dans le cas o la pompe est arrêtée par par exemple une adhérence d'un arbre de la pompe ou une rupture diélectrique de la pompe électromagnétique, on obtient un cas o le dispositif de commande de débit d'écoulement ne fonctionne pas du tout, ce
qui produit un problème significatif.
Un objet de la présente invention consiste donc à éliminer de façon notable les défauts ou inconvénients rencontrés dans l'art antérieur et à proposer un réacteur rapide refroidi au sodium qui permette, sans utiliser un dispositif externe destiné à provoquer la poursuite du débit d'écoulement de sodium, d'assurer la poursuite du débit d'écoulement seulement au moyen du phénomène physique statique qui se produit dans la cuve du réacteur et qui permette également d'améliorer la sécurité du
fonctionnement du réacteur.
Cet objet ainsi que d'autres peuvent être atteints conformément à la présente invention en proposant un réacteur rapide refroidi au sodium comprenant: une cuve de réacteur dans laquelle un agent de refroidissement de métal liquide est reçu; un coeur disposé sensiblement au niveau d'une partie centrale inférieure de la cuve de réacteur dans un état installé; une structure de support de coeur fixée à la cuve du réacteur pour supporter le coeur, la structure de support de coeur divisant l'intérieur de la cuve de réacteur en un volume haute pression au-dessous du coeur et en un volume basse pression au-dessus du volume haute pression un moyen de pompe de circulation pour appliquer une pression de décharge à l'agent de refroidissement de métal liquide et pour faire circuler celui-ci; et un moyen d'échange thermique intermédiaire pour effectuer une opération d'échange thermique pour l'agent de refroidissement contenu dans la cuve de réacteur, le moyen de pompe de circulation étant constitué par un moyen de pompe de circulation électromagnétique muni d'un orifice de décharge et d'un espace de gaz confiné, qui est rempli avec un gaz gaz confiné, défini au- dessus de l'orifice de décharge et en communication avec, l'orifice de décharge étant également en communication avec le volume haute pression, dans
lequel l'agent de refroidissement de métal liquide situé au-
dessus de l'orifice de décharge s'écoule dans le volume haute pression au moyen de la pression de gaz de décharge du gaz accumulé dans l'espace de gaz confiné du fait du fonctionnement du moyen de pompe de circulation électromagnétique, au moment
de son arrêt d'urgence.
Selon des modes -de réalisation particuliers, l'orifice de décharge est constitué par une structure en dôme qui comporte
un trou de passage central et le gaz confiné est du gaz argon.
Il existe encore une structure de paroi de retenue qui est disposée de façon concentrique à l'intérieur d'une paroi interne de la cuve du réacteur pour définir un volume annulaire entre la structure de paroi de retenue et la paroi interne de la cuve du réacteur, le volume annulaire étant en communication avec le volume haute pression La structure de paroi annulaire est munie d'une extrémité de fond qui est fixée à la structure de support de coeur et d'une extrémité de sommet qui est disposée au-dessus du niveau de surface libre de l'agent de refroidissement de métal liquide qui remplit le volume basse pression, le volume annulaire étant en communication avec le volume haute pression par l'intermédiaire d'un trou formé dans la structure de support de coeur, dans lequel l'agent de refroidissement de métal liquide circule depuis le volume annulaire à l'intérieur du volume haute pression en fonction de la différence de niveau de surface liquide entre l'agent de refroidissement de métal liquide contenu dans le volume annulaire et l'agent de refroidissement de métal liquide contenu dans le volume basse pression au moment de l'arrêt d'urgence du moyen de pompe de circulation électromagnétique. Le moyen de pompe de circulation électromagnétique et le moyen d'échange thermique intermédiaire sont construits d'un seul tenant en tant qu'unité de refroidissement et le moyen de pompe de circulation électromagnétique inclut un carter interne qui est suspendu au niveau de sa partie supérieure et dans lequel un tube fermé est disposé, le tube fermé étant rempli complètement par l'agent de refroidissement de métal liquide, un espace supérieur étant complètement rempli avec un gaz confiné, dans un état installé, et communiquant avec le volume haute pression au niveau de l'orifice de décharge L'unité de refroidissement est suspendue à une structure supérieure qui ferme une ouverture supérieure de la cuve du réacteur Le moyen
de pompe de circulation électromagnétique est disposé au-
dessous du moyen d'échange thermique intermédiaire, dans un
état installé.
Conformément aux structures de la présente invention décrites ci-avant, la poursuite souhaitée ou requise du débit d'écoulement de l'agent de refroidissement de métal liquide peut être obtenue seulement en utilisant une énergie statique telle qu'une énergie de gaz accumulé en circuit fermé sans utiliser un quelconque moyen ou équipement mécanique externe La poursuite du débit d'écoulement se produit seulement du fait du phénomène physique constitué par la différence de pression de décharge entre la période de fonctionnement de pompe et son moment d'arrêt d'urgence, ce qui assure une sécurité de fonctionnement. En outre, la poursuite du débit d'écoulement mentionnée ci-avant peut être assurée seulement en utilisant une énergie statique telle qu'une énergie potentielle générée par la différence de niveau de liquide dans le volume haute pression et dans le volume basse pression. La nature et d'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la
description qui suit que l'on lira en relation avec les dessins
annexés et parmi ces dessins: la figure 1 représente une vue en coupe en élévation d'un premier mode de réalisation selon la présente invention; la figure 2 représente une vue en élévation à échelle agrandie d'un moyen de pompe électromagnétique incorporé dans le premier mode de réalisation de la figure 1; la figure 3 représente une vue en coupe en élévation d'un second mode de réalisation selon la présente invention; la figure 4 représente une vue en coupe en élévation d'un troisième mode de réalisation selon la présente invention; la figure 5 A représente une vue en coupe en élévation d'un quatrième mode de réalisation selon la présente invention; la figure 5 B représente une variante de réalisation du dispositif de la figure 5 A; et la figure 6 représente une vue en coupe en élévation d'un
réacteur rapide du type refroidi au sodium classique.
Les figures 1 et 2 représentent un premier mode de réalisation d'un réacteur rapide refroidi au sodium selon la présente invention et sur ces figures, des index de référence identiques permettent de repérer des parties ou éléments
correspondants à ceux représentés sur la figure 6.
Si l'on se reporte à la figure 1, on peut voir qu'une cuve de réacteur 1 comporte une ouverture supérieure recouverte par une dalle de toit 3 et du sodium liquide 2 en tant qu'agent de refroidissement de métal liquide est reçu dans la cuve de réacteur 1 Dans la cuve de réacteur 1, l'espace supérieur du sodium liquide 2 est formé en tant qu'espace de gaz de recouvrement 15 dans lequel un gaz inerte qui ne réagit pas avec le sodium liquide 2 est rempli de manière à recouvrir un niveau de surface libre 14 du sodium liquide 2 Un coeur 8 est monté sur une structure de support de coeur 9 sensiblement au niveau de la partie centrale inférieure du coeur de réacteur 1, laquelle est
recouverte par une cuve de protection 24.
En outre, dans la cuve de réacteur 1, une pluralité d'échangeurs thermiques intermédiaires 6 sont disposés au niveau d'une partie circonférencielle du coeur 8 et une pluralité de pompes de circulation électromagnétiques du type à retour central 18 dont seulement une est représentée sont disposées dans la cuve de réacteur 1 de manière à traverser verticalement la structure de support de coeur 9 La structure de support de coeur 9 joue dans un certain sens le rôle d'une structure de séparation pour partager l'espace interne de la cuve de réacteur 1 en un volume basse pression supérieur Il et en volume haute pression inférieur 17 La pompe de circulation électromagnétique 18 est munie d'un orifice de décharge supérieur sur lequel un dôme sommital 21 présentant un trou de pénétration central 25 est monté et le sodium liquide 2 disposé au-dessus du dôme 21 est établi de manière à présenter un niveau de liquide libre constant 28 au moyen d'un dispositif de commande de pression de gaz 27, au travers d'une ligne d'argon 26 Lorsque le niveau de liquide 28 du sodium liquide 2 est établi à un instant donné au niveau constant prédéterminé, la ligne
d'argon 26 est fermée d'o il résulte qu'un espace d'argon au-
dessus de la pompe de circulation électromagnétique 18 est
défini en tant qu'espace de gaz confiné 22.
Le fonctionnement et la fonction du réacteur rapide à sodium liquide de ce mode de réalisation sont décrits ci-après
par report à la figure 2.
Pendant une période de fonctionnement en puissance du réacteur, c'est-àdire lorsque le sodium liquide 2 est mis en circulation par l'intermédiaire du fonctionnement de la pompe de circulation électromagnétique du type à retour central 18, le sodium liquide 2 aspire, depuis la partie inférieure d'un passage d'écoulement externe 19 de la pompe de circulation 18, l'agent de refroidissement, à partir du volume basse pression 11, lequel agent de refroidissement présente maintenant une température basse et une pression basse du fait de son passage au travers de l'échangeur thermique intermédiaire 6, et la pression de l'agent de refroidissement est ensuite augmentée au moyen d'une bobine d'induction 32 puis l'agent de refroidissement se décharge vers le haut, comme représenté Lors de cette opération, une pression de décharge de l'agent de refroidissement est établie à Pl (pression du volume basse pression P 2 + AP) pour tenir compte d'une perte de charge AP au niveau du coeur 8 La décharge d'agent de refroidissement avec la pression Pl heurte le dôme sommital conique 21 de la pompe de circulation électromagnétique 18 et modifie sa direction d'écoulement en direction d'un passage d'écoulement interne 20 et l'agent de refroidissement qui s'écoule dans le passage interne 20 s'écoule vers le bas à l'intérieur et hors de ce passage dans le volume
haute pression 17.
La décharge d'agent de refroidissement à l'intérieur du volume haute pression 17 s'écoule ensuite dans un assemblage de combustible 30 au travers d'un tube de connexion 31 disposé au niveau de la partie inférieure du coeur 8 et s'écoule vers le haut au travers de l'assemblage de combustible 30 tout en le refroidissant Pendant ce passage, l'agent de refroidissement est chauffé et il voit sa pression baisser puis il s'écoule hors de cet assemblage dans le volume basse pression 11 Puis l'agent de refroidissement réalise un échange thermique avec l'agent de refroidissement secondaire, c'est-à-dire le sodium secondaire, dans l'échangeur thermique intermédiaire puis il s'écoule pour atteindre la partie d'extrémité inférieure de la pompe de circulation électromagnétique 18, ce qui parachève la circulation Dans une telle circulation, puisque le dôme sommital 21 est muni d'un trou de pénétration fin central 25, l'agent de refroidissement 23 qui est séparé du volume basse pression 11 du fait de la présence d'un corps de pompe électromagnétique 33 voit sa pression augmenter jusqu'à la valeur Pi, la pression augmentant du fait de la bobine d'induction 32 Par conséquent, un gaz accumulé 29 dans l'espace de gaz confiné 22 contenu dans le corps de pompe électromagnétique 33, au-dessus de l'agent de refroidissement 23, voit également sa pression augmenter jusqu'à la valeur Pi C'est-à-dire que la pression du gaz accumulé 29 est supérieure à celle du volume basse pression 11
de la composante de pression AP.
Dans le cas d'un arrêt d'urgence de la pompe de circulation électromagnétique 18, puisque l'augmentation de pression provoquée par la bobine d'induction 32 est instantanément arrêtée, la pression de décharge devient égale à zéro Pour cette raison, la pression Pl de l'agent de refroidissement dans le passage interne 20 devient égale à la pression P 2 dans le volume basse pression 11 Par conséquent, dans cet état, lorsqu'il n'y a aucune cause externe, la pression Pl qui règne dans le volume haute pression 17 devient égale à la pression P 2 qui règne dans le volume basse pression 11, ce qui fait qu'aucun écoulement d'agent de refroidissement ne traverse l'assemblage de combustible 30 Il devient par conséquent nécessaire, sensiblement simultanément à l'arrêt d'urgence de la pompe de circulation électromagnétique 18, d'insérer les barres de commande dans le coeur 8 pour arrêter son fonctionnement ou de faire s'écouler l'agent de refroidissement au travers de l'assemblage de combustible pendant au moins plusieurs secondes après l'arrêt d'urgence, au moyen d'un système de temporisation électrique ou au moyen de la temporisation due à
l'insertion mécanique.
Selon ce premier mode de réalisation, lorsque l'arrêt d'urgence de la pompe de circulation électromagnétique 18 est effectué, la différence de pression AP correspondant à la composante de pression de décharge est générée entre la pression à l'intérieur du passage interne 20 et la pression à l'intérieur de l'espace de gaz confiné 22 et en relation avec cette différence de pression, le sodium qui est stocké en tant qu'agent de refroidissement dans la partie supérieure s'écoule naturellement vers le bas au travers du passage interne 20, c'est-à-dire en direction du côté du volume haute pression 17, ce qui refroidit l'assemblage de combustible contenu dans le coeur 8 Compte-tenu la construction du trou de pénétration 25 du dôme sommital 21 selon une forme de conduit fin, on peut s'attendre à aspirer l'agent de refroidissement contenu dans le volume basse pression qui l'entoure 11 à l'intérieur du passage externe 19 et ainsi, la quantité d'écoulement d'agent de refroidissement à l'intérieur de l'assemblage de combustible 30 peut être augmentée lors de l'arrêt d'urgence de la pompe de
circulation électromagnétique 18.
Comme décrit ci-avant, selon le présent mode de réalisation, au moment de l'arrêt d'urgence de la pompe de circulation électromagnétique 18, l'agent de refroidissement peut s'écouler dans l'assemblage de combustible 30 pendant un certain intervalle temporel seulement au moyen de l'utilisation de la différence de pression générée entre la période de fonctionnement en puissance et la période de coupure du coeur sans imprimer une quelconque force électrique ou mécanique externe Ceci peut être effectué seulement en utilisant le phénomène physique statique de telle sorte que celui-ci puisse agir nécessairement à l'instant de l'arrêt d'urgence de la pompe de circulation électromagnétique 18, ce qui assure la sécurité
intrinsèque du coeur.
La figure 3 représente un second mode de réalisation d'un réacteur rapide refroidi au sodium selon la présente invention et sur cette figure, des index de référence identiques permettent de repérer des parties ou éléments correspondants à ceux
représentés sur les figures 1 et 2.
Le mode de réalisation de la figure 3 présente une structure qui permet d'assurer l'écoulement d'une certaine quantité d'agent de refroidissement au travers de l'assemblage de combustible lors de l'arrêt d'urgence de la pompe Si l'on se reporte à la figure 3, on peut voir qu'une structure de paroi de retenue cylindrique 35 est disposée à l'intérieur de la cuve de réacteur 1 de façon concentrique par rapport à celle-ci pour séparer un volume annulaire 38 en tant que zone d'agent de refroidissement de côté externe du volume basse pression après la sortie de l'écoulement de l'agent de refroidissement hors du coeur 8 La partie inférieure du volume annulaire 38 communique avec le volume haute pression 17 au travers de trous de
pénétration 37 formés sur la structure de support de coeur 36.
La structure de paroi de retenue 35 présente une hauteur verticale supérieure au niveau de liquide du volume basse pression 11 mais légèrement inférieure à une composante qui correspond à la conversion, en termes de différence de colonnes de liquide d'agent de refroidissement, de la différence de pression entre les volumes haute pression et basse pression 17 et 11, lors du fonctionnement normal et à la température de la
période de fonctionnement.
Ce second mode de réalisation fonctionne comme suit.
Lors de la période de fonctionnement en puissance du réacteur, l'agent de refroidissement stocké dans le volume annulaire 38, entre la structure de paroi de retenue 35 et la paroi externe de la cuve de réacteur 1, est forcé vers le haut par la pression Pl du volume haute pression 17 et il s'ensuit que le niveau de la surface de liquide libre 39 augmente L'agent de refroidissement se déverse alors dans le volume basse pression 11, au-dessus de la partie supérieure de la structure de paroi de retenue 35 qui présente la hauteur légèrement inférieure à une hauteur correspondant à la différence de pression AP, et donc il circule Par conséquent, pendant la période de fonctionnement à puissance normale du réacteur, il existe toujours une différence de niveau de liquide Ah entre la surface de l'agent de refroidissement contenu dans le volume annulaire 38 et la surface de l'agent de refroidissement contenu dans le volume
basse pression 11.
Lors de l'arrêt d'urgence de la pompe de circulation électromagnétique 18, la pression de décharge de la pompe de circulation 18 s'évanouit ou disparaît et la pression dans le volume haute pression 17 est par conséquent abaissée Par conséquent, l'agent de refroidissement contenu dans le volume annulaire 38 s'écoule dans le volume haute pression 17 selon une quantité qui correspond au niveau de liquide au travers des trous 37 nécessaires pour maintenir l'équilibre des pressions et l'agent de refroidissement qui s'est écoulé dans le volume haute pression 17 s'écoule alors dans l'assemblage de combustible 30 contenu dans le coeur 8 au travers du tube de communication 31 pour ainsi refroidir l'assemblage de combustible 30 puis il s'écoule ensuite dans le volume basse pression 11, ce qui assure le débit d'écoulement pour l'arrêt d'urgence de la pompe de circulation 18 Le débit d'écoulement nécessaire pour cet arrêt d'urgence peut être établi en option en fonction de la distance entre la structure de paroi de retenue 35 et la paroi externe de
la cuve de réacteur 1 et de la taille des trous de pénétration 37.
Les constructions de ce second mode de réalisation autres que celles mentionnées ci-avant sont sensiblement les mêmes
que celles du premier mode de réalisation.
Selon ce second mode de réalisation, le débit d'écoulement de l'agent de refroidissement qui traverse l'assemblage de combustible peut être assuré pour les instants correspondant à l'arrêt d'urgence de la pompe de circulation seulement au moyen du système statique qui utilise une énergie potentielle due à la différence de niveau de liquide des agents de refroidissement contenus dans les volumes de telle sorte qu'une fiabilité élevée et qu'une sécurité intrinsèque du réacteur
puissent être obtenues.
La figure 4 représente un troisième mode de réalisation du réacteur rapide refroidi au sodium selon la présente invention, dans lequel l'assemblage de combustible 30 disposé dans le coeur 8 et les parties associées sont représentés dans les grandes lignes et des index de référence identiques permettent de repérer des parties ou éléments correspondants à ceux représentés sur les figures 1 et 2 Le troisième mode de réalisation utilise la structure qui permet d'assurer le débit d'écoulement de l'agent de refroidissement qui traverse l'assemblage de combustible lors de l'arrêt d'urgence de la pompe de circulation en utilisant l'énergie accumulée du gaz confiné Dans ce troisième mode de réalisation, une cuve fermée est agencée au niveau d'une partie périphérique du coeur 8 et elle est disposée dans le volume basse pression 11, à l'intérieur de la cuve de réacteur 1 et la cuve fermée 40 comporte un fond ouvrant qui communique avec le volume haute pression 17 et qui est muni d'un espace de gaz confiné supérieur 41 Conformément à l'emplacement de cette cuve fermée 40, la pression de l'espace de gaz 41 est augmentée par l'augmentation de la quantité d'agent de refroidissement 43 dans la cuve fermée 40 du fait de la pression du volume haute pression 17, ce qui fait qu'il s'accumulejusqu'à une pression correspondant à celle du volume
haute pression 17.
Lors d'une survenue de l'arrêt d'urgence de la pompe de circulation, la pression qui règne dans le volume haute pression 17 est abaissée et l'énergie accumulée dans l'espace de gaz 41 est donc libérée d'o il résulte que l'agent de refroidissement 43 contenu dans la cuve fermée 40 s'écoule vers l'extérieur de la quantité qui correspond à la hauteur Ah' afin de maintenir l'équilibre des pressions, au travers du tube de communication 31 et de l'assemblage de combustible 30 afin de refroidir ce dernier, et il s'écoule dans le volume basse pression 11 Le débit d'écoulement de l'agent de refroidissement nécessaire pour l'arrêt d'urgence de la pompe de circulation et la durée au bout de laquelle la quantité d'écoulement atteint la moitié de sa valeur peuvent être établis à des valeurs souhaitées en modifiant le nombre de cuves fermées 40 et les volumes des
espaces de gaz 41 contenus dans les cuves fermées 40.
En outre, selon ce troisième mode de réalisation, un tube fermé 44 est également agencé dans le coeur 8 et le tube fermé 44 présente une forme globale sensiblement identique à celle de l'assemblage de combustible 30 et il est muni d'un espace de gaz confiné supérieur interne 45 et d'une extrémité inférieure qui communique avec le volume haute pression 17 Selon cet agencement, l'espace de gaz confiné 45 est gonflé au moment de l'arrêt d'urgence de la pompe pour ainsi augmenter l'absorption de neutrons générés depuis le coeur 8 et réduire leur réaction, d'o la réalisation de la coupure du réacteur et il résulte de cela qu'il est possible de supprimer l'augmentation de la température de l'assemblage de combustible lors de l'arrêt d'urgence de la pompe et que la sécurité intrinsèque du réacteur peut donc être améliorée. Les constructions de ce troisième mode de réalisation autres que celles décrites ci-avant sont sensiblement les
mêmes que celles du premier mode de réalisation.
Selon ce troisième mode de réalisation, le débit d'écoulement de l'agent de refroidissement qui traverse l'assemblage de combustible peut être assuré pendant la durée de l'arrêt d'urgence de la pompe de circulation, pour la période de coupure du réacteur, seulement au moyen du système statique qui utilise l'énergie accumulée de l'espace de gaz confiné de telle sorte qu'une fiabilité élevée et qu'une sécurité intrinsèque
du réacteur puissent être obtenues.
La figure 5 A représente un quatrième mode de réalisation de réacteur rapide refroidi au sodium selon la présente invention et sur ce dessin, des index de référence identiques permettent de repérer des parties ou éléments correspondants à ceux représentés sur les figures 1 et 2 Le quatrième mode de réalisation présente une structure qui permet d'assurer le débit d'écoulement de l'agent de refroidissement qui traverse l'assemblage de combustible lors de l'arrêt d'urgence de la pompe en utilisant une énergie accumulée de gaz confiné Selon ce quatrième mode de réalisation, un échangeur thermique intermédiaire 6 et une pompe de circulation électromagnétique 18 sont combinés en tant qu'unité de refroidissement d'un seul tenant, dans laquelle un tube fermé 49 présentant une extrémité inférieure qui traverse un carter interne 48 de la pompe de circulation 18 et qui est en communication avec le volume haute pression 17 est agencé dans un espace 47 défini dans un cylindre interne 46 prévu pour l'échange thermique Selon ce mode de réalisation, le carter interne 48 est suspendu au niveau de sa
partie supérieure et dans le carter 48 est disposé un tube fermé.
L'unité de refroidissement est suspendue à la dalle supérieure de la cuve du réacteur de manière à ce que la pompe de circulation électromagnétique 18 soit disposée au-dessous de l'échangeur
thermique intermédiaire 6.
Selon la structure de ce quatrième mode de réalisation, pendant la période de fonctionnement en puissance, l'agent de refroidissement monte dans le tube fermé 49 pour rendre la pression qui règne dans le tube fermé 49 équivalente à la pression qui règne dans le volume haute pression 17 par l'intermédiaire de la communication du tube fermé 49 et du volume haute pression 17 et il s'ensuit que la pression dans l'espace de gaz confiné 50 est accumulée jusqu'à la pression égale à celle qui règne dans le volume haute pression 17 Lors d'une survenue d'un arrêt d'urgence de pompe, la pression dans le volume haute pression 17 est abaissée et l'énergie accumulée dans l'espace de gaz confiné 50 est donc libérée pour ainsi alimenter l'agent de refroidissement 43 contenu dans le tube fermé 49 à l'intérieur du volume haute pression 17 Il résulte de cela que l'agent de refroidissement contenu dans le volume haute pression 17 traverse l'assemblage de combustible 30 puis
s'écoule dans le volume basse pression 11.
Les constructions de ce quatrième mode de réalisation autres que celles mentionnées ci-avant sont sensiblement les
mêmes que celles du premier mode de réalisation.
Selon ce quatrième mode de réalisation, puisque l'espace de gaz confiné peut être formé en utilisant un espace nécessairement prévu à l'intérieur de l'unité de refroidissement, la fiabilité et la sécurité intrinsèque du réacteur peuvent être obtenues sans affecter d'un quelconque manière l'agencement des équipements contenus dans le réacteur ni les dimensions de la
cuve de réacteur et autre.
La figure 5 B représente une variante de réalisation par rapport au dispositif de la figure 5 A Dans cette variante, la pompe 48 est suspendue directement par une tige 51 à une partie fixe supérieure de l'échangeur Le réservoir 49 présent dans le mode de réalisation de la figure 5 A est ici supprimé parce que la surpression entraîne une accumulation du sodium liquide dans
une autre partie du réacteur.
Claims (8)
1 Réacteur rapide refroidi au sodium, caractérisé en ce qu'il comprend: une cuve de réacteur ( 1) dans laquelle un agent de refroidissement de métal liquide ( 2) est reçu; un coeur ( 8) disposé sensiblement au niveau d'une partie centrale inférieure de la cuve de réacteur ( 1) dans un état installé; une structure de support de coeur ( 9) fixée à la cuve du réacteur ( 1) pour supporter le coeur ( 8), la structure de support de coeur ( 9) divisant l'intérieur de la cuve de réacteur ( 1) en un volume haute pression ( 17) au-dessous du coeur ( 8) et en un volume basse pression ( 11) au-dessus du volume haute pression
( 17);
un moyen de pompe de circulation pour appliquer une pression de décharge à l'agent de refroidissement de métal liquide ( 2) et pour faire circuler celui-ci; et un moyen d'échange thermique intermédiaire ( 6) pour effectuer une opération d'échange thermique pour l'agent de refroidissement ( 2) contenu dans la cuve de réacteur ( 1), le moyen de pompe de circulation étant constitué par un moyen de pompe de circulation électromagnétique ( 18) muni d'un orifice de décharge ( 20) et d'un espace de gaz confiné ( 22; 41; 50), qui est rempli avec un gaz confiné, défini au-dessus de l'orifice de décharge ( 20) et en communication avec, l'orifice de décharge ( 20) étant également en communication avec le volume haute pression ( 17), dans lequel l'agent de refroidissement de métal liquide ( 2) situé au-dessus de l'orifice de décharge ( 20) s'écoule dans le volume haute pression ( 17) au moyen de la pression de gaz de décharge du gaz accumulé dans l'espace de gaz confiné ( 22; 41; 50) du fait du fonctionnement du moyen de pompe de circulation électromagnétique au moment
de son arrêt d'urgence.
2 Réacteur rapide refroidi au sodium selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit orifice de décharge ( 20) est constitué par une structure en dôme ( 21) comportant un
trou de passage central ( 25).
3 Réacteur rapide refroidi au sodium selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit gaz confiné est de l'argon. 4 Réacteur rapide refroidi au sodium selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une structure de paroi de retenue ( 35) disposée de façon concentrique à l'intérieur d'une paroi interne de la cuve de réacteur ( 1) pour définir un volume annulaire ( 38) entre la structure de paroi de retenue ( 35) et la paroi interne de la cuve de réacteur ( 1), ledit volume annulaire ( 38) étant en
communication avec le volume haute pression ( 17).
Réacteur rapide refroidi au sodium selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite structure de paroi annulaire ( 38) est munie d'une extrémité de fond fixée à la structure de support de coeur ( 36) et d'une extrémité de sommet disposée au-dessus d'un niveau de surface libre ( 39) de l'agent de refroidissement de métal liquide ( 2) contenu dans le volume basse pression ( 11), ledit volume annulaire ( 38) étant en communication avec le volume haute pression ( 17) au travers d'un trou ( 37) formé sur la structure de support de coeur ( 36), et en ce que l'agent de refroidissement de métal liquide ( 2) s'écoule depuis le volume annulaire ( 38) à l'intérieur du volume haute pression ( 17) en fonction d'une différence de niveau de surface de liquide (Ah) entre l'agent de refroidissement de métal liquide ( 2) contenu dans le volume annulaire ( 38) et l'agent de refroidissement de métal liquide ( 2) contenu dans le volume basse pression ( 11) au moment de l'arrêt d'urgence du moyen de
pompe de circulation électromagnétique.
6 Réacteur rapide refroidi au sodium selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit agent de
refroidissement de métal liquide ( 2) est du sodium liquide.
7 Réacteur rapide refroidi au sodium selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de pompe de circulation électromagnétique et ledit moyen d'échange thermique intermédiaire ( 6) sont construits de manière à constituer une unité de refroidissement d'un seul tenant et en ce que ledit moyen de pompe de circulation électromagnétique ( 18) inclut un carter interne ( 48) agencé de façon suspendue dans lequel un tube fermé ( 49) est disposé de manière à traverser le carter interne ( 48), ledit tube fermé ( 49) étant rempli par l'agent de refroidissement de métal liquide ( 2) de manière à ce qu'un espace supérieur ( 50) se remplisse d'un gaz confiné, dans un état installé, et étant en communication avec ledit volume
haute pression ( 17), au niveau de l'orifice de décharge ( 20).
8 Réacteur rapide refroidi au sodium selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite unité de refroidissement est suspendue à une structure supérieure qui
ferme une ouverture supérieure de la cuve de réacteur ( 1).
9 Réacteur rapide refroidi au sodium selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen de pompe de circulation électromagnétique ( 18) est disposé au-dessous dudit moyen d'échange thermique intermédiaire ( 6) dans un état installé. Réacteur rapide refroidi au sodium selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite unité de refroidissement est munie d'un espace interne ( 47), destiné à une opération d'échange thermique, dans lequel ledit tube fermé
( 49) est disposé.
11 Réacteur rapide refroidi au sodium selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit agent de
refroidissement de métal liquide ( 2) est du sodium liquide.
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