FR2858683A1 - Echangeur de chaleur et en particulier generateur de vapeur a fond convexe - Google Patents
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Abstract
Le générateur de vapeur (1) comporte une enveloppe externe (2) ayant un axe (8) dans une disposition verticale lorsque l'échangeur est en service, un faisceau de tubes ayant des parties droites parallèles entre elles et à l'axe (8) de l'échangeur de chaleur (1) à l'intérieur de l'enveloppe externe (2), au moins une plaque tubulaire (4) ayant des trous traversants dans lesquels sont fixés les tubes du faisceau et au moins une boîte à eau ayant une paroi (6) de révolution autour de l'axe (8) de l'échangeur de chaleur (1) fixée à la plaque tubulaire (4) à la partie inférieure de l'échangeur de chaleur. La surface (14a) du fond plein (14) de l'échangeur de chaleur comporte au moins un point central disposé sensiblement suivant l'axe de l'échangeur de chaleur (1) au niveau le plus haut par rapport à l'ensemble des points de la surface interne (14a) du fond (14) de l'échangeur de chaleur. L'ensemble des points de la surface interne (14a) du fond (14) est situé au-dessus d'une surface conique (23) ayant comme sommet le point central au niveau le plus haut de la surface interne (14a) du fond (14), un axe parallèle à l'axe (8) de l'échangeur de chaleur et un demi-angle au sommet de 80° environ.
Description
L'invention concerne un échangeur de chaleur et en particulier un
générateur de vapeur pour un réacteur nucléaire à eau sous pression ayant
une boîte à eau à fond plat ou convexe.
Les réacteurs nucléaires refroidis par de l'eau sous pression compor5 tent des générateurs de vapeur assurant l'échauffement et la vaporisation d'eau d'alimentation par échange de chaleur avec l'eau de refroidissement sous pression du réacteur nucléaire. L'eau de refroidissement circule dans une partie primaire du générateur de vapeur comportant le volume interne de tubes d'échange d'un faisceau de tubes et une ou plusieurs boîtes à eau 10 assurant la distribution d'eau primaire de refroidissement dans les tubes du faisceau et la récupération de l'eau de refroidissement primaire ayant circulé dans les tubes. Le générateur de vapeur comporte de plus une enveloppe externe entourant le faisceau et délimitant une partie secondaire du générateur de vapeur dans laquelle on introduit de l'eau d'alimentation qui est ame15 née à circuler au contact de la surface extérieure des tubes du faisceau pour s'échauffer et se vaporiser, la vapeur produite étant récupérée dans la partie secondaire du générateur de vapeur pour être envoyée à la turbine de la centrale, après séparation de l'eau résiduelle et séchage.
Les générateurs de vapeur du réacteur nucléaire à eau sous pression 20 peuvent comporter un faisceau de tubes en U dont les extrémités sont fixées dans des trous traversant une plaque tubulaire, de manière à déboucher chacun, par une première extrémité, dans un premier compartiment de la boîte à eau fixée sous la plaque tubulaire et, par leur seconde extrémité, dans un second compartiment de la boîte à eau. Les deux compartiments de 25 la boîte à eau sont séparés l'un de l'autre par une plaque de partition. La boîte à eau constitue, dans ce cas, la partie inférieure du générateur de vapeur dans sa position de service, I'axe du générateur de vapeur qui est un axe commun à l'enveloppe externe, de forme générale cylindrique, au faisceau de tubes et aux boîtes tubulaires étant vertical.
Les générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires à eau sous pression peuvent être également des générateurs à tubes droits, les extrémités de chacun des tubes du faisceau à tubes parallèles étant fixées dans un trou traversant une première plaque tubulaire et dans un trou traversant une se- conde plaque tubulaire, une première et une seconde boîtes à eau étant fixées, respectivement, sur la première et la seconde plaque tubulaires. Le générateur de vapeur comporte de plus une enveloppe externe entourant le faisceau et délimitant la partie secondaire du générateur de vapeur entre la première et la seconde plaques tubulaires.
Dans sa position de service, I'axe du générateur de vapeur est vertical. L'une des boîtes à eau est disposée à la partie inférieure du générateur de vapeur, en-dessous de la première plaque tubulaire et la seconde boîte à eau est disposée au-dessus de la seconde plaque tubulaire, à la partie su10 périeure du générateur de vapeur. La première boîte à eau assure la répartition de l'eau de refroidissement primaire du réacteur nucléaire dans les tubes du faisceau du générateur de vapeur et la seconde boîte à eau fixée à la seconde plaque tubulaire à la partie supérieure du générateur de vapeur, la récupération de l'eau de refroidissement ayant circulé dans les tubes du 15 faisceau.
Les boîtes à eau des générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent une paroi de révolution généralement hémisphérique ou cylindro-hémisphérique qui est assemblée aux plaques tubulaires correspondantes dans une disposition coaxiale.
La paroi de révolution des boîtes à eau est traversée par des ouvertures assurant l'entrée d'eau primaire de refroidissement dans la boîte à eau ou l'évacuation de l'eau de refroidissement à l'extérieur de la boîte à eau ainsi que par des ouvertures constituant des trous de visite ou trous d'homme des boîtes à eau.
Les boîtes à eau des générateurs de vapeur disposées à la partie inférieure du générateur, c'est-à-dire la boîte à eau unique à deux compartiments des générateurs de vapeur à tubes en U, ou la boîte à eau des générateurs à tubes droits assurant la répartition d'eau de refroidissement primaire dans les tubes du faisceau, comportent une paroi dont les ouvertures 30 traversantes sont décalées latéralement par rapport à l'axe du générateur de vapeur, les axes de ces ouvertures étant inclinés par rapport à l'axe du générateur de vapeur.
Dans le cas d'un générateur de vapeur à tubes en U, dans chacun des compartiments de la boîte à eau, débouchent une ouverture suivant laquelle est disposée une tubulure de raccordement au circuit primaire du réacteur nucléaire et une ouverture constituant un trou d'homme.
Dans le cas des générateurs de vapeur à tubes droits, dans la botte à eau située à la partie inférieure du générateur de vapeur, débouchent une ou deux ouvertures suivant lesquelles sont disposées une ou deux tubulures de raccordement au circuit primaire et au moins une ouverture de visite.
La paroi des boîtes à eau disposées à la partie inférieure des généra10 teurs de vapeur comporte une partie centrale, autour de l'axe du générateur de vapeur, entre les bords internes des ouvertures débouchantes situés vers l'axe du générateur de vapeur, qui est une partie entièrement pleine et qui sera appelée par la suite fond du générateur de vapeur. La surface interne du fond du générateur de vapeur qui est concave peut être définie par un 15 contour linéaire tangent au côté interne des ouvertures traversantes de la paroi de la boîte à eau. Dans le cas des générateurs de vapeur à tubes en U et à boîtes à eau hémisphériques, la plaque de partition de forme semicirculaire est placée suivant un plan axial du générateur de vapeur et repose sur le fond du générateur de vapeur dans une zone diamétrale de la surface 20 interne du fond.
Lorsqu'on réalise, après arrêt du réacteur nucléaire, une opération d'entretien ou de réparation sur un générateur de vapeur, il est nécessaire d'effectuer une vidange complète du générateur de vapeur, après refroidissement et dépressurisation de l'eau de refroidissement contenue dans le 25 circuit primaire.
Du fait de la présence de la surface interne concave du fond à la partie la plus basse du générateur de vapeur, il subsiste de l'eau de refroidissement primaire du réacteur nucléaire qui ne peut être évacuée par les tubulures ou trous d'homme, dans cette partie basse du générateur de vapeur. 30 On prévoit généralement des canaux appelés drains qui traversent la paroi de la boîte à eau entre des parties internes des tubulures ou des trous de visite et la surface interne concave du fond du générateur de vapeur. Cependant, il n'est pas possible d'usiner des drains dans la paroi de la boîte à eau ou dans des parties rapportées de la paroi, de manière à aspirer l'intégralité de l'eau de refroidissement primaire contenue dans le fond du générateur de vapeur. L'eau de refroidissement résiduelle renferme des particules activées, si bien que les opérations d'entretien et de réparation du géné5 rateur de vapeur sont rendues plus complexes et que les débits de doses auxquelles sont soumis les opérateurs effectuant l'entretien ou les réparations peuvent être assez importants.
Il est donc souhaitable d'éviter la présence d'eau de refroidissement résiduelle, lors de la vidange des générateurs de vapeur ou plus générale10 ment des échangeurs de chaleur susceptibles de contenir des substances émettant des radiations ou des substances toxiques.
Le but de l'invention est donc de proposer un échangeur de chaleur, en particulier un générateur de vapeur comportant une enveloppe externe généralement cylindrique ayant un axe constituant l'axe de l'échangeur de 15 chaleur dans une disposition verticale lorsque l'échangeur de chaleur est en service, un faisceau de tubes ayant des parties droites parallèles entre elles et à l'axe de l'échangeur de chaleur à l'intérieur de l'enveloppe externe, au moins une plaque tubulaire ayant des trous traversants dans lesquels sont fixés les tubes du faisceau assemblée à une extrémité de l'enveloppe ex20 terne, au moins une boîte à eau ayant une paroi de révolution autour de l'axe de l'échangeur de chaleur fixée à la plaque tubulaire à la partie inférieure de l'échangeur de chaleur, au moins une ouverture traversant la paroi de la boîte à eau dans une disposition décalée latéralement par rapport à l'axe de l'échangeur de chaleur, la paroi de la boîte à eau ayant une surface 25 interne dont une partie centrale située autour de l'axe de l'échangeur de chaleur constitue la surface interne d'un fond plein de l'échangeur de chaleur, cet échangeur de chaleur permettant de réaliser une vidange complète d'un fluide d'échange contenu dans une partie primaire du générateur de vapeur comportant le faisceau de tubes et la boîte à eau.
Dans ce but, dans la position de service de l'échangeur de chaleur ayant son axe vertical, au moins un point central de la surface du fond plein de l'échangeur de chaleur disposé sensiblement suivant l'axe de l'échangeur de chaleur est au niveau le plus haut par rapport à l'ensemble des points de la surface interne du fond de l'échangeur de chaleur et l'ensemble des points de la surface interne du fond est situé au-dessus d'une surface conique ayant comme sommet le point central au niveau le plus haut de la surface interne du fond, un axe parallèle à l'axe de l'échangeur de chaleur et un demi-angle au sommet de 80 environ.
L'échangeur de chaleur suivant l'invention peut présenter isolément ou de manière combinée les caractéristiques suivantes: - la surface interne du fond de générateur de vapeur est réalisée sous la forme d'un dièdre ayant une arête horizontale passant par le point central 10 (O) et deux parties planes inclinées vers le bas d'un angle compris entre 0,5 et 10 par rapport au plan horizontal depuis l'arête horizontale vers la partie périphérique de la surface du fond suivant laquelle débouche l'au moins une ouverture; - la surface interne du fond de l'échangeur de chaleur est un cône 15 ayant pour sommet le point (O), pour axe, I'axe du générateur de vapeur et un demi-angle au sommet supérieur à 80 ; - la surface interne du fond de l'échangeur de chaleur est une surface plane sensiblement horizontale passant par le point (O); - la surface interne du fond du générateur de vapeur est une surface 20 cylindrique ayant un axe horizontal passant par l'axe du générateur de vapeur dont une génératrice horizontale passe par le point (O); - la surface interne du fond de l'échangeur de chaleur est une calotte sphérique ayant pour sommet le point central (O) et un contour externe tangent à des bords intérieurs des ouvertures traversant la paroi de la boîte à 25 eau.
L'invention concerne en particulier: - un échangeur de chaleur constituant un générateur de vapeur ayant un faisceau de tubes en U, une seule boîte à eau séparée en deux compartiments par une plaque de partition disposée suivant un plan axial de 30 l'échangeur de chaleur et reposant sur la surface interne du fond plein de la boîte à eau, chacun des tubes du faisceau ayant une première extrémité traversant la plaque tubulaire pour déboucher dans un premier compartiment de la boîte à eau et une seconde extrémité engagée dans une ouver- ture traversant la plaque tubulaire pour déboucher dans un second compartiment de la boîte à eau, caractérisé par le fait que l'arête horizontale d'un dièdre passant par le point central (O) est dans le plan axial suivant lequel est disposée la plaque de partition, chacune des parties planes inclinées du 5 dièdre étant disposée dans l'un des compartiments de la boîte à eau et constituant un fond du compartiment incliné vers le bas depuis l'arête horizontale d'un dièdre jusqu'à la périphérie du fond du compartiment suivant laquelle est placé le bord intérieur d'au moins une ouverture traversant la paroi de la boîte à eau; - un échangeur de chaleur sous la forme d'un générateur de vapeur à tubes droits comportant une première et une seconde boîtes à eau, la première boîte à eau étant disposée à la partie inférieure de l'échangeur de chaleur à tubes droits dans la position de service de l'échangeur de chaleur, caractérisé par le fait que la surface interne de la première boîte à eau si15 tuée à la partie inférieure de l'échangeur de chaleur est plate ou convexe.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire, à titre d'exemple, en se référant aux figures jointes en annexe, un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire refroidi par de l'eau sous pression réalisé suivant l'art antérieur et suivant l'invention, respectivement.
La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un générateur de vapeur à tubes en U d'un réacteur nucléaire à eau sous pression selon l'art antérieur.
La figure 2 est une vue en coupe à plus grande échelle de la boîte à eau du générateur de vapeur selon l'art antérieur représenté sur la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe axiale, analogue à la vue de la fi25 gure 2, d'une boîte à eau d'un générateur de vapeur suivant l'invention.
La figure 4 est une vue en coupe axiale d'un générateur de vapeur à tubes droits suivant l'invention.
Sur la figure 1, on a représenté un générateur de vapeur désigné de manière générale par le repère 1 qui comporte une enveloppe externe 2 30 ayant une partie inférieure 2a renfermant le faisceau de tubes 3 du générateur de vapeur et une partie supérieure 2b de plus grand diamètre que la partie 2a renfermant des séparateurs et sécheurs de vapeur.
Les tubes 9 du faisceau 3 du générateur de vapeur sont fixés par leurs extrémités dans une plaque tubulaire 4 de forte épaisseur et de forme circulaire sur laquelle est rapportée et fixée par soudage la paroi hémisphérique 6 d'une boîte à eau 5 constituant la partie inférieure du générateur de 5 vapeur dans sa position de service dans laquelle l'axe 8 du générateur de vapeur est vertical, comme représenté sur la figure 1.
La boîte à eau 5 du générateur de vapeur est séparée en un premier compartiment 5a et un second compartiment 5b par une cloison 17 disposée suivant un plan passant par l'axe 18 du générateur de vapeur et fixée sur la 10 surface interne de la paroi 6 de la boîte à eau.
La paroi 6 de la boîte à eau 5 est traversée par des ouvertures telles que 15 suivant lesquelles sont réalisées des tubulures assurant le raccordement de la boîte à eau au circuit primaire du réacteur nucléaire dans lequel circule l'eau de refroidissement sous pression. La paroi de la boîte à 15 eau est également traversée par des ouvertures de visite 16 ou trous d'homme.
Dans chacun des compartiments 5a et 5b de la boîte à eau, débouchent une ouverture 15 de liaison de la boîte à eau au circuit primaire et une ouverture constituant un trou de visite ou trou d'homme 16.
Les ouvertures 15 de liaison de la boîte à eau au circuit primaire par l'intermédiaire d'une tubulure et les ouvertures de visite 16 comportent des axes respectifs 11 et 12 dans des plans de coupe axiale du générateur de vapeur, comme représenté sur la figure 1, qui sont inclinés et font un angle aigu avec l'axe 8 du générateur de vapeur, les ouvertures 15 et 16 étant dé25 calées latéralement par rapport à l'axe 8 du générateur de vapeur.
Les angles a et 3 d'inclinaison des axes 11 et 12 respectifs des ouvertures 15 comportant des tubulures de raccordement et des ouvertures de visite 16 avec l'axe 8 du générateur de vapeur sont généralement différents l'un de l'autre et les diamètres des ouvertures 15 sont supérieurs aux diamè30 tres des ouvertures de visite 16.
Autour de l'axe 8, la paroi 6 de la boîte à eau 5 présente une partie pleine 14 s'étendant jusqu'au bord intérieur des ouvertures 15 et 16 dirigé vers l'axe 8.
La paroi pleine 14 constitue la partie la plus basse ou fond du générateur de vapeur.
La plaque tubulaire 4 comporte un très grand nombre de trous traversants 13 (de l'ordre de 5.000) destinés à recevoir chacun une partie d'extrémité 5 d'un tube 9 du faisceau. Le faisceau 3 de tubes 9 est disposé à l'intérieur de l'enveloppe externe 2 assemblée par soudage à sa partie inférieure à la plaque tubulaire 4, généralement à l'intérieur d'une enveloppe de faisceau 7.
L'eau d'alimentation du générateur de vapeur est introduite dans la partie secondaire du générateur de vapeur, à l'extrémité supérieure de l'enveloppe 10 de faisceau 7, par un tore d'alimentation 18.
Sur la figure 2, on a représenté, à plus grande échelle que sur la figure 1, la partie inférieure du générateur de vapeur comportant la plaque tubulaire 4 et la boîte à eau 5 dont une paroi hémisphérique 6 est raccordée par soudage à une virole de raccordement 19 en une seule pièce avec la plaque tubulaire 15 4. La boîte à eau 5 de forme cylindrohémisphérique est partagée en deux compartiments 5a, 5b par la cloison de partition 17 dont le bord périphérique circulaire terminé par deux parties droites est rapporté et fixé contre la surface intérieure de la paroi 6 de la boîte à eau 5. La zone de jonction circulaire de la plaque de partition s'appuie sur la partie centrale la plus basse du 20 fond plein 14 du générateur de vapeur.
Sur la figure 2, on a représenté deux ouvertures 15a et 15b de raccordement de la boîte à eau au circuit primaire, par l'intermédiaire de tubulures qui peuvent être rapportées ou venues de matière avec la paroi 6 de la boîte à eau 5.
La surface intérieure concave 14a du fond plein 14 du générateur de vapeur présente une forme de calotte sphérique et constitue, de part et d'autre de la cloison 17, deux cuvettes de rétention d'eau de refroidissement primaire et de débris activés 20 dans le fond du générateur de vapeur, après une vidange complète du générateur de vapeur. Des drains 21 usinés à l'intérieur 30 des tubulures des ouvertures 15a et 15b de la boîte à eau entre l'alésage interne des tubulures 15a et 15b et une zone la plus proche possible de la zone centrale du fond 14 du générateur de vapeur permettent de limiter par aspiration la quantité d'eau résiduelle 20 et de débris dans le fond du géné- rateur de vapeur. Cependant, comme il est visible sur la figure 2, il n'est pas possible de prévoir des drains 21 assurant l'aspiration de la totalité de l'eau résiduelle et des débris contenus dans le fond de la boîte à eau.
Sur la figure 3, on a représenté la partie inférieure d'un générateur de va5 peur selon l'invention comportant un fond 14 dont la surface intérieure 14a est convexe, de manière à éviter la présence d'eau résiduelle dans le générateur de vapeur après une vidange complète de la partie primaire du générateur de vapeur.
Les éléments correspondants sur les figures 2 et 3 sont désignés par les 10 mêmes repères.
La surface intérieure 14a du fond 14 est située entre les bords internes 15'a, 15'b des ouvertures 15a et 15b et entre les bords internes (non représentés sur la figure 3) des ouvertures de visite 16 de chacun des compartiments 5a et 5b de la boîte à eau, les bords internes étant les parties des ouvertures 15 les plus proches de l'axe 8 du générateur de vapeur.
Le contour de la surface intérieure 14a du fond 14 peut être concrétisé par une ligne courbe fermée tangente aux bords internes des ouvertures traversant la paroi 6 de la boîte à eau.
Dans le cas du mode de réalisation représenté sur la figure 3, la surface in20 térieure 14a du fond 14 du générateur de vapeur comporte deux surfaces planes 22a et 22b inclinées en sens inverse l'une de l'autre par rapport à un plan horizontal et s'étendant depuis une arête horizontale perpendiculaire au plan de la figure 3 et ayant pour trace le point O sur la figure 3, jusqu'au bord périphérique de la surface 14a tangent aux bords intérieurs des ouver25 tures traversant la paroi 6 de la boîte à eau 5. Les deux parties de surface plane 22a et 22b de la surface intérieure 14a du fond 14 ont leur niveau le plus haut suivant l'arête horizontale de trace O, leur niveau le plus bas suivant le contour de la surface intérieure 14a et une inclinaison faible par rapport au plan horizontal, par exemple de l'ordre de 0,5 à 10 . La surface inté30 rieure 14a du fond 14 présente ainsi la forme générale d'un dièdre ou d'un toit à deux pentes ayant une très faible inclinaison.
La partie inférieure de la plaque de partition 17 est usinée de manière à s'appliquer parfaitement sur la partie voisine de l'arête horizontale du dièdre formé par les surfaces 22 a et 22b. Le plan diamétral vertical suivant lequel est disposée la plaque de partition 17 passe par l'arête du dièdre de trace O. La surface intérieure 14a du fond 14 à deux pentes peut être obtenue par forgeage interne de la paroi 6 de la boîte à eau et/ou par usinage pour 5 élaborer les deux surfaces planes inclinées 22a et 22b qui sont réalisées avec une très grande précision. En revanche, la surface extérieure du fond 14 peut présenter une forme quelconque, par exemple une forme de calotte sphérique convexe, comme dans le cas des générateurs de vapeur suivant l'art antérieur ou une forme de cuvette renversée ayant une surface 14b par10 tiellement tronconique, comme représenté sur la figure 3, pour limiter l'épaisseur du fond 14.
La forme de toit à deux pentes de la surface intérieure 14a du fond 14 qui a été décrite ci-dessus n'est qu'un exemple de réalisation d'un fond de générateur de vapeur suivant l'invention.
De manière plus générale, la surface intérieure 14a du fond d'un générateur de vapeur suivant l'invention peut être définie comme décrit cidessous.
La surface intérieure 14a du fond 14 comporte au moins un point situé à sa partie centrale, au voisinage de l'axe 8 du générateur de vapeur qui 20 est au niveau le plus haut, dans la direction verticale, par rapport à l'ensemble des points de la surface intérieure 14a du fond 14.
Dans le cas de la forme en toit à deux pentes ou forme de dièdre décrite plus haut, la surface 14a comporte un ensemble de points situés sur la direction diamétrale de trace O sur la figure 3 au niveau le plus haut de la 25 surface 14a.
Le point O situé sensiblement sur l'axe 8 du générateur de vapeur constitue un point de référence qui permet de définir toutes les surfaces intérieures 14a des fonds de générateur suivant l'invention.
A partir du point central O, on définit une surface conique 23 ayant 30 pour sommet le point O, un axe parallèle à l'axe 8 du générateur de vapeur et un demi-angle au sommet y sensiblement égal à 80 (sur la figure 3, I'angle y est sensiblement inférieur à 80 pour rendre le tracé du cône 23 plus visible). L'ensemble des points de la surface intérieure 14a du fond 14 d'un générateur de vapeur suivant l'invention doit se trouver au-dessus de la surface conique 23 obtenue par le tracé défini ci- dessus.
Un premier cas particulier de surface intérieure 14a du fond de générateur de vapeur est un plan horizontal passant par le point O et donc par la 5 ligne diamétrale horizontale de trace O et par les bords internes des ouvertures telles que 15 et 16 ou à leur voisinage immédiat.
Un second exemple est une surface en forme de toit à deux pentes présentant une ligne d'arête horizontale passant par le point O et un angle d'inclinaison compris entre 0,5 et 10 .
Dans le cas d'un générateur à tubes en U ayant une boîte à eau séparée en deux compartiments par une plaque de partition, celle-ci est disposée suivant un plan axial passant par l'arête du dièdre et les deux parties planes sont inclinées vers le bas depuis leur intersection avec une face de la plaque de partition jusqu'à la partie périphérique du fond du compartiment 15 correspondant dans laquelle débouchent les ouvertures telles que 15 et 16 par leur bord interne.
Un troisième exemple de surface 14a est une surface conique ayant pour sommet le point O central situé au niveau le plus haut de la surface 14a, un axe parallèle à l'axe du générateur de vapeur et un demi-angle au 20 sommet supérieur à 80 .
Un quatrième exemple de surface intérieure 14a du fond 14 est une portion d'un cylindre ayant un axe horizontal passant approximativement par l'axe du générateur de vapeur et un très grand rayon de courbure, dont une génératrice horizontale passe par le point O. Un cinquième exemple de surface intérieure 14a d'un fond 14 d'un générateur de vapeur suivant l'invention est une calotte sphérique dont le sommet se trouve au point O, située entièrement au-dessus de la surface conique 23 et ayant un bord suivant la périphérie de la surface interne 14a du fond 14.
Dans tous les cas, le bord inférieur de la plaque de partition 17 doit avoir une forme adaptée à la section de la surface intérieure 14a du fond 14 par le plan axial suivant lequel est disposée la plaque de partition 17.
Lors de la vidange de la partie primaire du générateur de vapeur, il ne peut subsister de trace d'eau de refroidissement ou de débris, ceux-ci étant entraînés vers les tubulures ou les trous de visite par la ou les surfaces inclinées de la surface intérieure 14a du fond 14.
Dans le cas d'une surface 14a pratiquement plane, l'utilisation d'une surface entièrement lisse réalisée par usinage permet d'éviter pratiquement toute trace d'eau de refroidissement dans le fond du générateur de vapeur, malgré l'absence de pente.
Ces résultats sont obtenus sans utiliser de drains débouchant, à une 10 extrémité, dans l'alésage d'une ouverture traversant la paroi 6 de la boîte à eau et, à leur autre extrémité, sur la surface intérieure 14a du fond 14. Toutefois, de tels drains peuvent être utiles pour améliorer encore l'élimination de l'eau de refroidissement par aspiration ou soufflage.
Sur la figure 4, on a représenté un générateur à tubes droits d'un ré15 acteur nucléaire à eau sous pression, les éléments correspondants du générateur de vapeur à tubes droits représenté sur la figure 4 et du générateur de vapeur à tubes en U représenté sur la figure 1 étant désignés par les mêmes repères. En particulier l'ensemble du générateur de vapeur, l'enveloppe externe, le faisceau et les tubes du faisceau sont désignés par les re20 pères 1, 2, 3 et 9, respectivement. Le générateur de vapeur à tubes droits 1 comporte une première plaque tubulaire 4' et une seconde plaque tubulaire 4" traversées par des ouvertures dans lesquelles sont engagées et fixées les extrémités des tubes 9 du faisceau 3.
Le faisceau 3 du générateur de vapeur est disposé à l'intérieur de 25 I'enveloppe externe 2 reliée à ses extrémités à la première et à la seconde plaques tubulaires, respectivement 4' et 4".
Une première boîte à eau 5' comporte une paroi hémisphérique ou cylindrohémisphérique fixée par soudure à la première plaque tubulaire 4'.
Une seconde boîte à eau comporte une paroi hémisphérique ou cy30 lindrohémisphérique fixée à la seconde plaque tubulaire 4".
Sur la figure 4, le générateur de vapeur 1 a été représenté dans sa position de service, la première boîte à eau 5' constituant la partie inférieure du générateur de vapeur est destinée à assurer la circulation d'eau de re- froidissement du réacteur dans les tubes du faisceau 3 du générateur de vapeur. La paroi 6' de la première boîte à eau 5' esttraversée par une ou deux ouverture 15' suivant laquelle la paroi 6' comporte une ou deux tubulures de raccordement au circuit primaire du réacteur nucléaire et par une ou5 verture 16' constituant une ouverture de visite ou trou d'homme. La partie centrale de la paroi 6' de la boîte à eau 5' autour de l'axe 8 qui est délimitée par les bords intérieurs des ouvertures 15' et 16' constitue le fond plein du générateur de vapeur disposé à sa partie la plus basse.
Le générateur de vapeur à tubes droits selon l'invention représenté 10 sur la figure 4 est caractérisé par une surface intérieure 14a de son fond plein 14 présentant les caractéristiques décrites plus haut, dans le cas d'un générateur de vapeur à tubes en U. La surface 14a comporte au moins un point central O à son niveau le plus haut et l'ensemble des points de la surface 14a se trouve au-dessus d'un cône ayant pour sommet le point O, un 15 axe parallèle à l'axe 8 du générateur de vapeur et un demi-angle au sommet sensiblement égal à 80 .
La surface intérieure 14a du fond 14 du générateur de vapeur à tubes droits peut présenter une forme en dièdre, une forme plate, une forme conique, sphérique ou cylindrique, comme décrit précédemment.
La boîte à eau supérieure du générateur de vapeur n'a pas à être modifiée, du fait qu'elle ne comporte aucune partie susceptible de retenir de l'eau de refroidissement lors de la vidange du générateur de vapeur.
L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits.
Le fond du générateur de vapeur peut présenter toute forme répondant aux conditions générales qui ont été fixées, en dehors des formes géométriques mentionnées ci-dessus. Toutefois, la surface intérieure du fond doit être continue et de préférence inclinée et ne présenter aucune partie creuse susceptible de retenir de l'eau ou des débris radioactifs, lors de la 30 vidange du générateur de vapeur.
La modification de la forme de la surface intérieure du fond du générateur de vapeur a tendance à diminuer le volume de la boîte à eau. Cette diminution de volume peut être compensée, par exemple, en prévoyant une partie cylindrique de plus grande longueur de la boîte à eau cylindrohémisphérique.
De manière générale, I'invention s'applique non seulement aux générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires à eau sous pression à tubes en 5 U ou à tubes droits mais également à tout échangeur de chaleur comportant, à sa partie inférieure, en position de service, une boîte à eau ayant un fond plein entre des ouvertures de raccordement ou de visite de la boîte à eau.
Claims (8)
1.- Echangeur de chaleur et en particulier générateur de vapeur comportant une enveloppe externe (2) généralement cylindrique ayant un axe (8) constituant l'axe de l'échangeur de chaleur (1) dans une disposition verti5 cale lorsque l'échangeur de chaleur (1) est en service, un faisceau (3) de tubes (9) ayant des parties droites parallèles entre elles et à l'axe (8) de l'échangeur de chaleur à l'intérieur de l'enveloppe externe, au moins une plaque tubulaire (4) ayant des trous traversants dans lesquels sont fixés les tubes (9) du faisceau (3) assemblée à une extrémité de l'enveloppe externe 10 (2), au moins une boîte à eau (5) ayant une paroi (6) de révolution autour de l'axe (8) de l'échangeur de chaleur (1) fixée à la plaque tubulaire (4) à la partie inférieure de l'échangeur de chaleur (1), au moins une ouverture (15, 16) traversant la paroi de la boîte à eau dans une position décalée latéralement par rapport à l'axe (8) de l'échangeur de chaleur (1), la paroi (6) de la boîte à 15 eau (5) ayant une surface interne dont une partie centrale (14a) située autour de l'axe (8) de l'échangeur de chaleur (1) constitue la surface interne d'un fond plein (14) de l'échangeur de chaleur (1), caractérisé par le fait que, dans la position de service de l'échangeur de chaleur (1) ayant son axe (8) vertical, au moins un point central (O) de la surface du fond plein de l'échan20 geur de chaleur disposé sensiblement suivant l'axe (8) de l'échangeur de chaleur (1) est au niveau le plus haut par rapport à l'ensemble des points de la surface interne (14a) du fond (14) de l'échangeur de chaleur (1) et l'ensemble des points de la surface interne (14a) du fond (14) est situé audessus d'une surface conique (23) ayant comme sommet le point central (O) 25 au niveau le plus haut de la surface interne (14a) du fond (14), un axe parallèle à l'axe (8) de l'échangeur de chaleur (1) et un demi-angle au sommet de 80 environ.
2.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface interne (14a) du fond (14) du générateur de vapeur est 30 réalisée sous la forme d'un dièdre ayant une arête horizontale passant par le point central (O) et deux parties planes inclinées vers le bas d'un angle compris entre 0,5 et 10 par rapport à un plan horizontal, depuis l'arête ho- rizontale vers la partie périphérique de la surface (14a) du fond (14) suivant laquelle débouche l'au moins une ouverture (15, 16).
3.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface interne (14a) du fond (14) de l'échangeur de chaleur (1) 5 est un cône ayant pour sommet le point central (O), pour axe, l'axe (8) du générateur de vapeur et un demi-angle au sommet supérieur à 80 .
4.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface interne (14a) du fond (14) de l'échangeur de chaleur (1) est une surface plane sensiblement horizontale passant par le point (O).
5.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface interne (14a) du fond (14) du générateur de vapeur est une surface cylindrique ayant un axe horizontal passant par l'axe (8) du générateur de vapeur dont une génératrice passe par le point central (O).
6.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé par le 15 fait que la surface interne (14a) du fond (14) de l'échangeur de chaleur (1) est une calotte sphérique ayant pour sommet le point (O) et un contour externe tangent à des bords intérieurs des ouvertures (15, 16) traversant la paroi (6) de la boîte à eau (5).
7.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 2, constituant un 20 générateur de vapeur ayant un faisceau (3) de tubes (9) en U, une seule boîte tubulaire (5) séparée en deux compartiments (5a, 5b) par une plaque de partition (17) disposée suivant un plan axial de l'échangeur de chaleur (1) et reposant sur la surface interne (14a) du fond plein (14) de la boîte à eau, chacun des tubes (9) du faisceau (3) ayant une première extrémité traver25 sant la plaque tubulaire (4) pour déboucher dans un premier compartiment de la boîte à eau (5) et une seconde extrémité engagée dans une ouverture traversant la plaque tubulaire (4) pour déboucher dans un second compartiment de la boîte à eau (5), caractérisé par le fait que l'arête horizontale du dièdre passant par le point central (O) est dans le plan axial suivant lequel 30 est disposée la plaque de partition (17), chacune des parties planes inclinées du dièdre étant disposée dans l'un des compartiments (5a, 5b) de la boîte à eau (5) et constituant un fond du compartiment incliné vers le bas depuis l'arête horizontale du dièdre jusqu'à la périphérie du fond du compar- timent suivant laquelle est placé le bord intérieur d'au moins une ouverture (15, 16) traversant la paroi (6) de la boîte à eau (5).
8.- Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, réalisé sous la forme d'un générateur de vapeur à tubes droits 5 comportant une première et une seconde boîtes à eau, la première boîte à eau (5') étant disposée à la partie inférieure de l'échangeur de chaleur (1) à tubes droits dans la position de service de l'échangeur de chaleur (1), caractérisé par le fait que la surface interne (14a) de la première boîte à eau située à la partie inférieure de l'échangeur de chaleur (1) est plate ou 10 convexe.
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