FR2719696A1 - Nuclear reactor with integral pumps and steam generator - Google Patents
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Abstract
Description
REACTEUR NUCLEAIRE A ECHANGEUR ET POMPES INTEGRES
DESCRIPTION
Domaine de l'invention
L'invention concerne les réacteurs nucléaires à échangeur intégré, c'est-à-dire comportant dans le même ensemble le réacteur proprement dit et le générateur de vapeur. Cet ensemble forme un assemblage très compact et formant un tout.NUCLEAR REACTOR WITH EXCHANGER AND INTEGRATED PUMPS
DESCRIPTION
Field of the invention
The invention relates to nuclear reactors with an integrated exchanger, that is to say comprising in the same assembly the actual reactor and the steam generator. This set forms a very compact assembly and forming a whole.
Art antérieur et problème posé
I1 existe donc déjà des réacteurs nucléaires à échangeur intégré. Ils comportent principalement chacun un coeur central constituant l'élément producteur de chaleur. Ce coeur est placé au milieu d'une cuve. Une circulation de fluide, appelée "circuit primaire", est organisée à l'intérieur de la cuve pour évacuer la chaleur du coeur central vers un générateur de vapeur placé au-dessus du coeur et de la cuve. I1 existe donc un mouvement ascendant central du fluide qui passe successivement dans le coeur central, puis dans le générateur de vapeur placé au-dessus, le fluide étant ensuite renvoyé dans la cuve à la périphérie de celle-ci pour retomber en-dessous du coeur central par un mouvement descendant périphérique.Prior art and problem posed
I1 therefore already exist nuclear reactors with an integrated exchanger. They each mainly have a central core constituting the heat producing element. This heart is placed in the middle of a tank. A circulation of fluid, called "primary circuit", is organized inside the tank to evacuate the heat from the central core to a steam generator placed above the core and the tank. There is therefore a central upward movement of the fluid which passes successively into the central core, then into the steam generator placed above, the fluid then being returned to the vessel at the periphery thereof to fall back below the core central by a peripheral descending movement.
Des pompes de circulation sont installées autour de la cuve pour apporter l'énergie nécessaire à ce fluide du circuit primaire, de façon à assurer sa circulation dans l'ensemble du réacteur.Circulation pumps are installed around the tank to supply the energy necessary for this fluid in the primary circuit, so as to ensure its circulation throughout the reactor.
Ces pompes de circulation sont jusqu'à présent placées sur des canalisations latérales en forme de cornes et rapportées par soudure sur la cuve. These circulation pumps have so far been placed on lateral pipes in the shape of horns and attached by welding to the tank.
Chaque canalisation est donc fixée sur la cuve par une partie horizontale et se redresse par une partie verticale sur laquelle est fixée la pompe de circulation. Un tuyau central est placé à l'intérieur de la canalisation. Ainsi, le fluide est aspiré par l'hélice de la pompe et pénètre donc dans la canalisation entre celle-ci et le tuyau central. I1 est ensuite refoulé par l'hélice au milieu du tuyau central, dans sa première extrémité. La deuxième extrémité débouche dans la cuve, en étant orientée, vers le bas, dans le sens descendant du flux du fluide primaire autour du coeur central.Each pipe is therefore fixed to the tank by a horizontal part and straightens by a vertical part on which the circulation pump is fixed. A central pipe is placed inside the pipeline. Thus, the fluid is sucked in by the propeller of the pump and therefore enters the pipe between the latter and the central pipe. I1 is then driven by the propeller in the middle of the central pipe, in its first end. The second end opens into the tank, being oriented downward in the downward direction of the flow of the primary fluid around the central core.
Cette disposition des pompes de circulation au moyen de cornes rapportées nécessite de grandes précautions au niveau de la réalisation de ce joint de soudure des cornes sur la cuve et de son contrôle avant et pendant le service. La non-rupture de ce joint en service est un des points primordiaux du cahier des charges d'un tel ensemble. De plus, cette conception de réalisation du branchement des pompes de circulation présente un inconvénient de vibrations. En effet, sous l'effet excitatoire de la pompe à basse fréquence, des vibrations sont transmises dans la canalisation en forme de corne, dans le joint et/ou dans la cuve. This arrangement of the circulation pumps by means of attached horns requires great precautions in the production of this welding joint of the horns on the tank and its control before and during service. The non-rupture of this joint in service is one of the essential points of the specifications of such an assembly. In addition, this design embodiment of the connection of the circulation pumps has a disadvantage of vibrations. Indeed, under the excitatory effect of the low frequency pump, vibrations are transmitted in the horn-shaped pipe, in the joint and / or in the tank.
Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un autre type de conception de l'ensemble d'un réacteur nucléaire à échangeur intégré, notamment au niveau des pompes de circulation du fluide du circuit primaire. The object of the invention is to remedy these drawbacks by proposing another type of design of the assembly of a nuclear reactor with an integrated exchanger, in particular at the level of the circulation pumps of the primary circuit fluid.
Résumé de l'invention
A cet effet, l'objet principal de l'invention est un réacteur nucléaire à échangeur intégré comprenant
- une cuve
- un coeur central placé dans la cuve
- un générateur de vapeur placé au-dessus de la cuve et du coeur central ; et
- un circuit primaire d'évacuation de la chaleur passant dans le coeur par un flux central ascendant pour passer ensuite dans le générateur de vapeur et passant entre la cuve et le coeur central par un flux périphérique descendant pour la recirculation du fluide, ce circuit primaire étant équipé de pompes de circulation.Summary of the invention
To this end, the main object of the invention is a nuclear reactor with integrated exchanger comprising
- a tank
- a central core placed in the tank
- a steam generator placed above the tank and the central core; and
- a primary heat evacuation circuit passing through the core through an upward central flow to then pass through the steam generator and passing between the tank and the central core through a downward peripheral flow for recirculation of the fluid, this primary circuit being fitted with circulation pumps.
Selon l'invention, ces pompes de circulation sont intégrées, c'est-à-dire placées à la périphérie de la cuve, inclinées, logées dans des bossages eux-mêmes inclinés qui font partie intégrante de la cuve, de façon à ce que l'hélice de chaque pompe soit placée dans le flux descendant périphérique du circuit primaire. According to the invention, these circulation pumps are integrated, that is to say placed at the periphery of the tank, inclined, housed in bosses themselves inclined which form an integral part of the tank, so that the impeller of each pump is placed in the peripheral downflow of the primary circuit.
De préférence, l'angle d'inclinaison de chaque bossage et de chaque pompe par rapport à la verticale est de l'ordre de 150 à 20 , mais peut être compris entre 100 et 30". Preferably, the angle of inclination of each boss and of each pump with respect to the vertical is of the order of 150 to 20, but can be between 100 and 30 ".
Dans la réalisation principale de 1 invention, on utilise une virole de séparation des débits placés entre le réacteur et la cuve, dans le flux descendant périphérique, pour distribuer sur chaque hélice de pompe une partie de ce flux descendant par un orifice placé au-dessus de chaque pompe, cette virole étant placée juste en-dessous du générateur de vapeur. In the main embodiment of the invention, a flow separation ring is used placed between the reactor and the tank, in the peripheral downflow, to distribute a portion of this downflow through each orifice of the downflow through an orifice placed above of each pump, this ferrule being placed just below the steam generator.
Avantageusement, chaque pompe se complète d'ouïes d'aspiration prévues dans le corps de pompe, au niveau de l'hélice de chaque pompe pour assurer le passage du débit descendant sur l'hélice. Advantageously, each pump is completed with suction louvers provided in the pump body, at the level of the propeller of each pump to ensure the passage of the downward flow on the propeller.
Liste des figures
L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, accompagnée de deux figures représentant respectivement
- figure 1, en coupe, le réacteur nucléaire selon l'invention ;
- figure 2, en coupe, le détail des pompes du réacteur nucléaire selon l'invention.List of Figures
The invention and its various technical characteristics will be better understood on reading the following description, accompanied by two figures representing respectively
- Figure 1, in section, the nuclear reactor according to the invention;
- Figure 2, in section, the detail of the nuclear reactor pumps according to the invention.
Description détaillée d'une réalisation de l'invention
En référence à la figure 1, on peut distinguer le coeur central 1 du réacteur nucléaire qui est placé au milieu de la cuve 10, ces deux éléments étant surmontés par le générateur de vapeur 4. Le coeur central 1 est maintenu dans la cuve 10 par une virole interne 17 qui délimite d'ailleurs l'espace périphérique 18 à l'intérieur de la cuve 10, autour du coeur central 1. Cet espace périphérique 18 fait partie du circuit primaire d'évacuation de la chaleur. La surface interne de la cuve 10 est recouverte d'une paroi de doublure 11.Detailed description of an embodiment of the invention
With reference to FIG. 1, we can distinguish the central core 1 of the nuclear reactor which is placed in the middle of the vessel 10, these two elements being surmounted by the steam generator 4. The central core 1 is held in the vessel 10 by an internal ferrule 17 which moreover delimits the peripheral space 18 inside the tank 10, around the central core 1. This peripheral space 18 is part of the primary heat dissipation circuit. The internal surface of the tank 10 is covered with a lining wall 11.
Ce circuit se complète par le fond de la cuve 10, par les intervalles entre les barres de combustible du coeur central 1, par le volume interne 19 délimité par la virole interne 17 au-dessus du coeur central 1 et par des canalisations d'échange de chaleur 7. En effet, celles-ci parcourent l'intérieur 5 de la cloche 6 du générateur de vapeur 4, leurs extrémités 9 étant fixées dans la plaque de base 8 du générateur de vapeur 4, une extrémité étant en communication avec le volume périphérique externe 18 et l'autre avec le volume interne central 19. This circuit is completed by the bottom of the tank 10, by the intervals between the fuel rods of the central core 1, by the internal volume 19 delimited by the internal ferrule 17 above the central core 1 and by exchange pipes. 7. In fact, these run through the interior 5 of the bell 6 of the steam generator 4, their ends 9 being fixed in the base plate 8 of the steam generator 4, one end being in communication with the volume. external device 18 and the other with the central internal volume 19.
Le circuit primaire se complète de plusieurs pompes de circulation 20 placées dans des bossages 21 formés dans la cuve 10 du réacteur. The primary circuit is completed by several circulation pumps 20 placed in bosses 21 formed in the vessel 10 of the reactor.
Les flèches montantes symbolisent le flux central ascendant, tandis que les flèches descendantes symbolisent le flux périphérique descendant. The upward arrows symbolize the upward central flow, while the downward arrows symbolize the downward peripheral flow.
Comme on le constate sur la figure 1, les pompes 20 ont un axe A incliné par rapport à la verticale d'un angle de l'ordre de 20 . Ceci est un exemple de réalisation, le but de ce positionnement incliné étant que l'hélice 22 de la pompe se trouve dans l'espace périphérique 18 du flux descendant du circuit primaire, dans le but de communiquer au fluide d'évacuation de la chaleur l'énergie nécessaire à sa circulation dans tout le réacteur nucléaire. As can be seen in FIG. 1, the pumps 20 have an axis A inclined relative to the vertical by an angle of the order of 20. This is an exemplary embodiment, the purpose of this inclined positioning being that the propeller 22 of the pump is located in the peripheral space 18 of the downflow of the primary circuit, in order to communicate to the heat dissipation fluid the energy necessary for its circulation throughout the nuclear reactor.
Dans ce but, la cuve comprend des bossages 21 épousant la forme des pompes dans leurs positions inclinées. Ce bossage 21 fait partie intégrante de la cuve 10 et est fabriqué à partir de la même pièce. For this purpose, the tank includes bosses 21 matching the shape of the pumps in their inclined positions. This boss 21 is an integral part of the tank 10 and is made from the same part.
Sur cette figure 1, on peut également distinguer une virole de séparation des flux 15 comportant des orifices 16, placée dans l'espace périphérique 18, au-dessus du niveau des hélices 22 de la pompe 20. Ainsi, le fluide en provenance du générateur de vapeur 4 et descendant dans l'espace périphérique 18 passe à travers ces orifices 16 et est amené, par l'intermédiaire d'ouïes d'aspiration 23, dans le volume occupé par l'hélice 22 de la pompe 20. In this figure 1, one can also distinguish a flow separation ring 15 comprising orifices 16, placed in the peripheral space 18, above the level of the propellers 22 of the pump 20. Thus, the fluid coming from the generator steam 4 and descending in the peripheral space 18 passes through these orifices 16 and is brought, by means of suction openings 23, into the volume occupied by the propeller 22 of the pump 20.
Ainsi, la circulation du fluide d'évacuation de la chaleur est assurée.Thus, the circulation of the heat dissipation fluid is ensured.
La figure 2 représente en détail cet endroit où est placée la pompe 20. On y retrouve des éléments cités auparavant. On comprend ainsi que le fluide, après avoir été séparé en un ou plusieurs flux par un ou plusieurs orifices 16 de la virole de séparation des débits 15, soit envoyé sur l'hélice 22 d'une ou de plusieurs pompes 20. En effet, il se trouve alors dans la partie supérieure 25 de l'espace périphérique 18. Des ouïes d'aspiration 23 étant pratiquées dans le corps 24 de la pompe 20 qui entoure l'hélice 22, le flux de fluide peut donc passer à travers ces ouïes 23. Il est attiré par l'hélice 22 et est propulsé par cette dernière dans la partie inférieure de l'espace périphérique 18. Figure 2 shows in detail this place where the pump 20 is placed. There are elements mentioned above. It is thus understood that the fluid, after having been separated into one or more flows by one or more orifices 16 of the flow separation ring 15, is sent to the propeller 22 of one or more pumps 20. In fact, it is then located in the upper part 25 of the peripheral space 18. Aspiration openings 23 are formed in the body 24 of the pump 20 which surrounds the propeller 22, the flow of fluid can therefore pass through these openings 23. It is attracted by the propeller 22 and is propelled by the latter in the lower part of the peripheral space 18.
La pompe 20 est montée au moyen d'une bride 26 sur le bossage 21 par des moyens de fixation connus en soi. Les câbles d'alimentation 27 du moteur de la pompe 20 sont ramenés dans une boîte à bornes 28 par l'intermédiaire de traversées étanches diélectriques résistant à la pression. De préférence, le moteur de la pompe est un moteur du type chaud, c' est-à-dire fonctionnant à 3000C. The pump 20 is mounted by means of a flange 26 on the boss 21 by fixing means known per se. The power cables 27 of the pump motor 20 are brought back to a terminal box 28 by means of pressure-resistant dielectric tight bushings. Preferably, the pump motor is a hot type motor, that is to say operating at 3000C.
On a également représenté sur cette figure un plateau de supportage 28 de l'ensemble du réacteur nucléaire. Il est complété d'un joint de positionnement 29 placé sur une surface inférieure conique du plateau de supportage 28 et destiné à recevoir la surface externe de la cuve 10 et des bossages 21. Also shown in this figure is a support plate 28 for the entire nuclear reactor. It is completed with a positioning joint 29 placed on a conical lower surface of the support plate 28 and intended to receive the external surface of the tank 10 and the bosses 21.
Avantages de l'invention
Les éléments rapportés que constituaient les cornes de fixation des pompes, placées en porte-à-faux, sont supprimés.Advantages of the invention
The added elements that constituted the pump mounting horns, placed in overhang, are deleted.
La suppression de la soudure de fixation de telles canalisations entraîne la suppression de contrôle de cette soudure. The removal of the fixing weld from such pipes entails the removal of control of this weld.
Les vibrations dues au fonctionnement de la pompe à l'extrémité de la corne sont supprimées et les bruits générés par le moteur de la pompe sont réduits au minimum du fait de la massivité du bossage et de la bride de cuve. The vibrations due to the operation of the pump at the end of the horn are suppressed and the noise generated by the pump motor is reduced to a minimum due to the massiveness of the boss and of the tank flange.
L'utilisation d'un moteur, dit "moteur chaud", c'est-à-dire fonctionnant à 300"C, permet de ne pas avoir de circuit auxiliaire de réfrigération. The use of a motor, known as a "hot motor", that is to say operating at 300 ° C., makes it possible to have no auxiliary refrigeration circuit.
Le coût de la réalisation de la pompe est diminué du fait de l'absence de corps résistant à la pression et d'échangeur de chaleur entre le circuit primaire du réacteur et le circuit auxiliaire de réfrigération. The cost of producing the pump is reduced due to the absence of a pressure-resistant body and of a heat exchanger between the primary circuit of the reactor and the auxiliary refrigeration circuit.
L'ensemble du réacteur nucléaire, c'est-à-dire le bloc chaudière, peut être posé par l'intermédiaire des bossages des pompes sur un supportage du type en coquetier. The entire nuclear reactor, that is to say the boiler block, can be placed via the bosses of the pumps on a support of the egg cup type.
La protection neutronique est facilitée par la symétrie de l'ensemble. Neutron protection is facilitated by the symmetry of the whole.
Claims (4)
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|---|---|---|---|
| FR9405390A FR2719696B1 (en) | 1994-05-03 | 1994-05-03 | Nuclear reactor with integrated exchanger and pumps. |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2719696A1 true FR2719696A1 (en) | 1995-11-10 |
| FR2719696B1 FR2719696B1 (en) | 1996-07-26 |
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| FR9405390A Expired - Fee Related FR2719696B1 (en) | 1994-05-03 | 1994-05-03 | Nuclear reactor with integrated exchanger and pumps. |
Country Status (1)
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| FR (1) | FR2719696B1 (en) |
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Also Published As
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| FR2719696B1 (en) | 1996-07-26 |
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