FR2909161A1

FR2909161A1 - Systeme collecteur de boues a tambour a boues et generateur de vapeur a recirculation

Info

Publication number: FR2909161A1
Application number: FR0759256A
Authority: FR
Inventors: Richard G Klarner
Original assignee: Babcock and Wilcox Canada Ltd
Current assignee: BWXT Canada Ltd
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2007-11-23
Publication date: 2008-05-30
Also published as: CA2568963C; JP2008209106A; KR20080047303A; CA2568963A1; KR101477797B1; KR20140141539A; KR101587736B1

Abstract

L'invention concerne un système collecteur de boues (50) qui établit une région à basse vitesse au-dessus du tablier des séparateurs primaires dans un générateur de vapeur à recirculation. Cette région à faible vitesse est parcourue par un écoulement formé d'un petit pourcentage de liquide en recirculation. Des particules en suspension dans l'écoulement passant dans cette zone se déposent sur la plaque horizontale du tablier des séparateurs primaires et sont ainsi éliminées de l'écoulement en recirculation. Domaine d'application : centrales nucléaires, etc.

Description

1 L'invention concerne le domaine des générateurs nucléaires de vapeur

pour la production d'énergie électrique, et en particulier un appareil perfectionné pour éliminer des impuretés sous forme de particules de tels générateurs nucléaires de vapeur. Pour une description générale des principes de fonctionnement de divers types de centrales nucléaires et du matériel des équipements, on peut se référer au document STEAM/its generation and use, 41e édition, Kitto and Stultz, Editeurs, Copyright @ 2005, The Babcok Wilcox Company, et en particulier à la section VIII, chapitres 46 à 50. La figure 1 des dessins annexés et décrits ci-après est une illustration schématique d'un générateur de vapeur à recirculation 10 (RSG) de conception connue utilisé dans la production de vapeur. De l'énergie thermique est extraite du coeur d'un réacteur nucléaire (non représenté) au moyen du fluide de refroidissement primaire 12. Ce fluide de refroidissement primaire 12 est transporté à l'intérieur des tubes 14 en U du RSG tandis que le fluide de refroidissement secondaire ou l'eau 16 du côté secondaire passe sur le côté extérieur des tubes en U 14 où elle absorbe de la chaleur cédée par le fluide de refroidissement primaire 12 et est partiellement transformée en vapeur d'eau, ce qui donne un mélange vapeur/eau 18. Le mélange vapeur/eau est ensuite transporté jusqu'à un équipement 20 de séparation de vapeur qui élimine l'eau résiduelle et la renvoie 22 au faisceau 14 de tubes du RSG pour une autre évaporation. La vapeur d'eau 24, sensiblement débarrassée d'humidité, est ensuite envoyée à l'équipement (qui n'est pas non plus représenté) générateur à turbine à vapeur pour la production d'énergie électrique. De l'eau d'alimentation 26 fournie au RSG remplace la portion de l'eau qui est transformée en vapeur et transportée jusqu'à la génératrice à turbine à vapeur.

2909161 2 Comme décrit dans le chapitre 48 de la référence STEAM 41e précitée, une séparation vapeur/eau à haute efficacité est extrêmement importante. Un faible entraînement d'humidité dans la vapeur améliore le rendement de la 5 turbine à vapeur et la production totale d'énergie, et minimise l'entraînement de contaminants jusqu'à l'intérieur de la turbine à vapeur. Similairement, un faible entraînement de vapeur (l'eau de retour) dans l'espace annulaire maximise la hauteur d'entraînement de l'espace 10 annulaire, maximisant ainsi le débit de circulation interne. Une faible chute de pression dans le séparateur augmente aussi le débit de circulation naturelle dans le faisceau de tube en diminuant la résistance d'ensemble. La figure 2 des dessins annexés et décrits ci-après 15 illustre l'équipement de séparation de vapeur prévu dans certains types de générateurs RSG fabriqués par la Cessionnaire de la présente invention. Comme représenté, l'équipement de séparation de la vapeur combine des séparateurs primaires 30 à bras courbes (CAP) et des 20 séparateurs cyclones 32 qui sont tous deux des séparateurs de type centrifuge, pour s'adapter à la production nécessaire de vapeur d'eau. Plusieurs de ces séparateurs sont prévus dans chaque générateur de vapeur et sont placés et supportés sur le dessus d'une plaque appelée tablier 34 25 de séparateurs primaires. Bien que cela ne soit pas représenté sur la figure 2, le tablier 34 de séparateurs primaires est également raidi dans la direction hors du plan, pour faire face à une charge normale et à une charge accidentelle, par des raidisseurs horizontaux placés entre 30 des rangées de séparateurs. Des ouvertures 36 sont prévues à travers le tablier 34 de séparateurs primaires pour chaque séparateur et le mélange vapeur/eau 18 produit dans le faisceau 14 de tubes en U en dessous du tablier 34 de séparateurs primaires est transporté vers le haut à travers 35 ces ouvertures jusque dans des colonnes montantes 38 de leurs séparateurs respectifs.

2909161 3 Les colonnes montantes 38 transportent le mélange vapeur/eau 18 vers le haut jusque dans les séparateurs CAP 30 qui agissent de façon à séparer l'eau de la vapeur. Pendant le processus de séparation, un film d'eau se forme 5 sur la paroi intérieure du cylindre 40 de retour et redescend en tournoyant dans le stock principal d'eau pour une recirculation. Le cylindre 40 de retour s'étend au-dessus du sommet des bras courbes où se trouvent plusieurs perforations de petits diamètres et une lèvre de retenue, 10 lesquelles sont utilisées pour améliorer les capacités d'élimination de l'eau du séparateur à des écoulements élevés de vapeur et d'eau. La vapeur sort par le sommet des séparateurs primaires pour pénétrer dans une région entre étages, qui est utilisée pour répartir de façon plus égale 15 la vapeur avant son entrée dans les cyclones secondaires. La plus grande partie de l'eau est séparée dans l'étage primaire de séparation, ce qui aboutit à une qualité entre étages d'environ 95 %. Les séparateurs cyclones secondaires 32 associés à chacun des séparateurs 20 CAP primaires 30 et placés au-dessus d'eux complètent l'élimination de l'eau de la vapeur. La dimension relativement petite des séparateurs permet une utilisation plus efficace de l'espace dans le ballon. La vapeur "sèche" 24 sort du sommet de chaque séparateur cyclone secondaire à 25 travers une sortie de vapeur, tandis que l'eau séparée est renvoyée vers le bas le long du cylindre de retour 40 jusque sur le dessus du plateau 34 de séparateurs primaires. La vapeur et l'eau ne sont pas des milieux physiques 30 chimiquement inertes. Comme décrit au chapitre 42, page 42-1 du document STEAM 41e précité, l'eau pure se dissocie pour former de faibles concentrations d'ions hydrogène et hydroxyde, H+ et OH-, et l'eau et la vapeur dissolvent toutes deux une certaine quantité de chaque matière avec 35 laquelle elles entrent en contact. Elles réagissent aussi chimiquement avec des matières pour former des oxydes, des 2909161 4 hydroxydes, des hydrates et de l'hydrogène. L'eau utilisée dans des chaudières ou des générateurs de vapeur doit être purifiée et traitée pour empêcher la formation de tartre, la corrosion et la contamination de la vapeur par des 5 impuretés. Deux approches générales sont utilisées pour optimiser au niveau chimique l'eau de chaudière. Premièrement, les impuretés présentes dans l'eau sont minimisées par une purification de l'eau d'appoint, polissage du condensat, désaération et purge rapide.

10 Deuxièmement, des substances chimiques sont ajoutées pour ajuster le pH, le potentiel électrochimique et la concentration d'oxygène. Des substances chimiques peuvent également être ajoutées pour empêcher par ailleurs la formation de tartre et la corrosion. Les buts principaux du 15 traitement et de l'ajustement chimiques de l'eau de chaudière sont une pureté de vapeur acceptable et des vitesses de corrosion et de dépôt abaissées à un niveau acceptable. Dans le cas de générateurs de vapeur pour centrales nucléaires, les programmes chimiques visent à 20 minimiser à la fois le transport de produits de corrosion et la corrosion des tubes du générateur de vapeur. L'industrie de l'énergie nucléaire a développé des lignes directrices très spécifiques pour la chimie de l'eau du côté secondaire pour maîtriser de façon appropriée les 25 conditions chimiques de fonctionnement. Un dépôt et une corrosion se produisent encore dans des générateurs d'eau pour centrales nucléaires, malgré les précautions et les efforts décrits ci-dessus. En particulier, des observations effectuées sur le terrain au 30 cours d'inspections visuelles du côté secondaire de certains générateurs RSG rapportent qu'un dépôt se produit préférentiellement dans des régions à faible écoulement sur le dessus du tablier de séparateurs primaires. La concentration d'impuretés la plus élevée apparaît dans 35 l'eau de recirculation sur le dessus du tablier de 2909161 5 séparateurs primaires, avant le mélange avec l'eau d'alimentation plus propre dans l'espace annulaire. Il est donc souhaitable de proposer un appareil perfectionné pour un générateur de vapeur nucléaire qui 5 réduirait la concentration d'impuretés dans l'eau en recirculation et/ou faciliterait leur élimination du système. Un aspect de l'invention a trait à un système collecteur de boues à tambour à boues qui est installé sur 10 le dessus du tablier de support de séparateurs primaires. Le tablier de séparateurs primaires comporte une plaque horizontale plate qui supporte les séparateurs primaires. Le tablier de séparateurs primaires est raidi dans la direction hors du plan, pour une charge normale et une 15 charge accidentelle, par des raidisseurs horizontaux situés entre des rangées de séparateurs. Pour la mise en place du système collecteur de boues à tambour à boues, une plaque annulaire périphérique est ajoutée au tablier de séparateurs primaires, en même temps qu'une plaque de 20 dessus recouvrant les raidisseurs et la plaque annulaire périphérique. Une région à faible vitesse au-dessus du tablier primaire dans un générateur de vapeur nucléaire à recirculation est ainsi établie à l'intérieur du générateur de vapeur à recirculation, laquelle région est définie par 25 la plaque du tablier de séparateurs primaires, la plaque de dessus placée au-dessus de la plaque du tablier de séparateurs primaires, et le raidisseur annulaire périphérique adjacent à la périphérie de la plaque du tablier de séparateurs primaires et de la plaque de dessus.

30 Des moyens sont prévus pour transporter un courant de décharge d'eau en recirculation engendré dans le générateur de vapeur en recirculation vers la région à faible vitesse. Le courant de décharge comprend un petit pourcentage du liquide en recirculation à l'intérieur du générateur de 35 vapeur à recirculation. L'écoulement de liquide à travers le système collecteur de boues à tambour à boues est établi 2909161 6 en dimensionnant et en positionnant de façon judicieuse des orifices d'entrée et de sortie. Des particules en suspension dans la zone d'écoulement à faible vitesse se déposent sur la plaque horizontale du tablier primaire et 5 sont ainsi éliminées de l'écoulement en recirculation. Un autre aspect de l'invention a trait à un générateur de vapeur à recirculation pour centrales nucléaires. Le générateur de vapeur à recirculation comporte une enceinte sous pression contenant un faisceau de tubes en U pour le 10 transport d'un fluide primaire de refroidissement depuis une source extérieure de chaleur vers l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte sous pression afin de chauffer de l'eau d'alimentation introduite dans l'enceinte sous pression pour générer un mélange vapeur/eau. Le faisceau de 15 tubes en U est placé à une partie inférieure de l'enceinte sous pression. Un ballon à vapeur est placé à une partie supérieure de l'enceinte sous pression, ayant des moyens de séparation de vapeur/eau pour séparer l'eau du mélange de vapeur/eau, la vapeur sortant de l'enceinte sous pression 20 en passant par une sortie de vapeur, l'eau séparée étant renvoyée en recirculation vers la partie inférieure de l'enceinte sous pression pour être réchauffée. Enfin, un système collecteur de boues à tambour à boues est prévu pour enlever une boue d'un courant de décharge de l'eau en 25 recirculation et pour transporter le courant de décharge vers une région à faible vitesse établie à l'intérieur de l'enceinte sous pression. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et 30 sur lesquels : la figure 1 est une illustration schématique d'un générateur de vapeur à recirculation (RSG) de conception connue auquel l'invention peut être appliquée ; la figure 2 est une vue schématique en perspective 35 illustrant un équipement de séparation de vapeur prévu dans le générateur RSG de la figure 1 ; 2909161 7 les figures 3A et 3B sont des vues à échelle agrandie, respectivement en plan et en coupe partielle, de la région du générateur RSG de la figure 1 située entre la partie inférieure contenant les tubes en U et la partie supérieure 5 à ballon de vapeur ; la figure 4 est une vue de côté avec coupe d'un générateur RSG utilisant le système collecteur de boues à tambour à boues selon l'invention ; la figure 5A est une vue en coupe partielle à échelle 10 agrandie de la région d'un générateur RSG utilisant le système collecteur de boues à tambour à boues selon l'invention ; la figure 5B est une vue schématique partielle du détail A indiqué sur la figure 5A ; 15 la figure 6 est une vue en perspective avec coupe partielle de la partie du générateur RSG illustrée sur les figures 5A et 5B, selon l'invention ; la figure 7 est une vue en perspective du système collecteur de boues à tambour à boues illustrant les pièces 20 et les trajets d'écoulement établis par ce système selon l'invention ; et la figure 8 est une représentation graphique de l'effet du système collecteur de boues à tambour à boues sur les vitesses de dépôt.

25 En référence de façon générale aux dessins, sur lesquels les mêmes références numériques désignent les mêmes pièces ou des pièces fonctionnellement similaires sur les diverses vues, le système collecteur 50 de boues à tambour à boues de base, conçu conformément à l'invention, 30 est illustré sur les figures 4 à 7. La figure 4 est une vue de côté avec coupe d'un générateur RSG 100 utilisant le système collecteur 50 de boues à tambour à boues selon l'invention. Le générateur RSG 100 comporte une enceinte sous 35 pression 102 contenant un faisceau de tubes en U 14 pour le transport d'un fluide primaire de refroidissement 12 depuis 2909161 8 une source extérieure de chaleur (non représentée) vers l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte sous pression 102 pour le chauffage d'une eau d'alimentation 26 introduite dans l'enceinte sous pression 102 afin de générer un 5 mélange vapeur/eau 18, le faisceau de tubes en U 14 étant placé à une partie inférieure 104 de l'enceinte sous pression 102. Un ballon 106 à vapeur est prévu à une partie supérieure 108 de l'enceinte sous pression 102, ayant des moyens 20 de séparation de vapeur/eau pour séparer l'eau du 10 mélange vapeur/eau 18, la vapeur 24 sortant de l'enceinte sous pression 102 en passant par une sortie 110 de vapeur, et l'eau séparée 22 étant renvoyée par recirculation à la partie inférieure 104 de l'enceinte sous pression 102 pour être réchauffée. Conformément à l'invention, un système 15 collecteur de boues à tambour à boues ou piège à boues 50 est prévu pour éliminer la boue d'un courant de décharge de l'eau de recirculation 22 et pour transporter le courant de décharge vers une région à faible vitesse établie à l'intérieur de l'enceinte sous pression 102.

20 En référence à présent aux figures 5A, 5B et 6, on voit que le système collecteur 50 de boues à tambour à boues selon l'invention est installé sur le dessus du support constitué par le tablier 34 de séparateurs primaires. Le tablier 34 de séparateurs primaires comporte 25 une plaque horizontale plate qui supporte les séparateurs primaires 30. Le tablier 34 de séparateurs primaires est raidi dans la direction hors du plan, pour une charge normale et une charge accidentelle, par un ou plusieurs raidisseurs horizontaux 120 situés entre des rangées de 30 séparateurs 20 (voir la figure 6). Les raidisseurs 120 peuvent être placés toutes les deux rangées de séparateurs 20, mais cet espacement n'est pas indispensable ; on peut utiliser d'autres emplacements ou positions. Des observations sur le terrain, effectuées au cours 35 d'inspections visuelles du côté secondaire de générateur RSG 10, indiquent qu'un dépôt a lieu préférentiellement 2909161 9 dans des régions à faible écoulement sur le dessus du tablier 34 de séparateurs primaires. La concentration d'impuretés la plus élevée apparaît dans l'eau 22 en recirculation sur le dessus du tablier 34 de séparateurs 5 primaires. On reconnaîtra, en revoyant les figures 4 à 7, que le système 50 collecteur de boues à tambour à boues selon l'invention utilise les particularités structurales suivantes en plus d'un tablier de séparateurs primaires de 10 conception classique : l'addition d'une plaque annulaire périphérique 122 de raidissement au tablier primaire 34 ; et l'addition d'une plaque de dessus 124 recouvrant les raidisseurs 120 et la plaque annulaire périphérique 122 de 15 raidissement. Le système 50 de collecteur de boues à tambour à boues est conçu pour créer un écoulement 126 d'un courant de décharge, la décharge comprenant environ 1 % de l'écoulement en recirculation provenant des séparateurs 20 primaires 30. Ceci représente environ 4,0 à 5,0 % de l'écoulement de vapeur. L'écoulement 126 entre dans le collecteur 50 de boues à tambour à boues à travers des ouvertures annulaires centrales 128 dans la plaque de dessus 124 autour de quelques (avantageusement trois, mais 25 un nombre différent pourrait être utilisé) séparateurs primaires 30 les plus proches de l'axe central du générateur de vapeur 100 à recirculation. L'écoulement 126 sort du collecteur 50 de boues à tambour à boues à travers des ouvertures 130 situées dans l'anneau périphérique 122, 30 ce dernier étant placé à proximité immédiate de la périphérie de la plaque 34 du tablier de séparateurs primaires et de la plaque de dessus 124. En entrant dans le collecteur 50 de boues, la section d'écoulement s'élargit fortement, ce qui donne une région 132 à faible vitesse 35 d'écoulement établie à l'intérieur du générateur RSG 100 entre la plaque 34 du tablier de séparateurs primaires et 2909161 10 la plaque de dessus 124 et comprenant plusieurs chambres formées par les raidisseurs 120 du tablier primaire, ce qui favorise le dépôt de matières en particules à partir du courant 126 d'écoulement de décharge. Habituellement, le 5 tablier 34 de séparateurs primaires est circulaire et les raidisseurs 120 du tablier primaire s'étendent suivant des cordes sur le tablier 34 de séparateurs primaires. Les raidisseurs 120 sont soudés à la fois au tablier 34 de séparateurs primaires et à la plaque de dessus 124, ce qui 10 donne une structure de support peu encombrante et robuste pour les séparateurs primaires 30. Comme montré sur la figure 7, l'écoulement 26 du courant de décharge doit migrer au-delà des raidisseurs ou nervures 120 du tablier primaire, qui ont leurs bords 15 inférieurs adjacents à la plaque 34 du tablier de séparateurs primaires, leurs bords supérieurs adjacents à la plaque de dessus 124 et qui présentent au moins une ouverture d'écoulement 134 dans leur moitié supérieure. Les raidisseurs 120 créent ainsi des tourbillons de 20 recirculation qui favorisent le dépôt et servent à empêcher des particules de passer dans une chambre adjacente. Les raidisseurs 120 ont des extrémités placées de façon à être adjacentes au raidisseur annulaire périphérique 122. Le raidisseur annulaire périphérique 122 a également un bord 25 inférieur adjacent à la plaque 34 du tablier de séparateurs primaires et un bord supérieur adjacent à la plaque de dessus 124. Des ouvertures d'écoulement 130 dans l'anneau périphérique 122 sont également situées dans la moitié 30 supérieure de l'anneau 122 afin d'avoir un effet similaire. De plus, le bord inférieur du raidisseur annulaire périphérique 122 est pourvu d'au moins une ouverture de vidange ou d'au moins un trou de vidange 136, et au moins une petite ouverture ou un petit trou 138 de vidange est 35 situé au bord inférieur des raidisseurs 120 à proximité immédiate de l'une des extrémités de chaque raidisseur 120 2909161 11 pour faciliter une vidange complète du tambour à boues 50 lors d'arrêts pour maintenance. Ces trous de vidange 136, 138 ont été modélisés dans une qualification informatisée en 3D de la dynamique des fluides (CFD) du tambour à boues 5 50, décrite ci-après, et ont un effet insignifiant sur le fonctionnement du tambour à boues 50. On décrira maintenant la qualification analytique de la conception du tambour à boues. Une analyse CFD en 3D de la conception du tambour à 10 boues a été effectuée pour étudier les domaines d'écoulement à l'intérieur du tambour à boues et pour optimiser la dimension, la forme et la position des diverses ouvertures d'écoulement et des raidisseurs. Le domaine de solution du modèle est constitué des régions 15 d'écoulement suivantes : l'écoulement de retour des séparateurs primaires, avec une modélisation détaillée de l'écoulement sortant de chacun des séparateurs primaires ; le trajet d'écoulement de décharge depuis le retour du 20 séparateur jusque dans le tambour à boues ; les trajets d'écoulement intérieur du tambour à boues, incluant la totalité des raidisseurs, obstacles s'opposant à l'écoulement, ouvertures d'écoulement et de vidange ; et le retour par l'espace annulaire depuis le tablier 25 primaire et le tambour à boues, en descendant jusqu'à la hauteur de l'anneau d'alimentation. Comme montré sur les figures 6 et 7, les moyens 20 de séparation vapeur/eau, en particulier le séparateur primaire 30, sont supportés par la plaque 34 du tablier de 30 séparateurs primaires. Les moyens 20 de séparation vapeur/eau comportent des conduits montants d'entrée 38 s'élevant depuis la plaque 34 du tablier de séparateurs primaires à travers la plaque de dessus 124. Les cylindres de retour des séparateurs vapeur/eau 20 descendent vers 35 la plaque de dessus 124, mais un espace est établi entre leurs extrémités inférieures et la plaque de dessus 124. Le 2909161 12 courant 126 d'écoulement de décharge, prélevé de l'écoulement 22 de recirculation provenant des moyens 20 de séparation vapeur/eau, entre dans les 3 ouvertures annulaires 128 de la plaque de dessus 124 autour des 3 5 conduits montants d'entrée 38 des séparateurs primaires qui s'élèvent à travers la plaque de dessus 124, au centre du générateur RSG 100. Le raidisseur 120 le plus central distribue en fait l'écoulement de décharge 126 sur la largeur du tambour à boues 50 et abaisse les vitesses 10 d'écoulement en dessous de 0,5 m/s dans pratiquement toutes les régions du tambour à boues 50. L'écoulement de décharge 126 migre lentement sur les raidisseurs 120 vers les trous périphériques 130 de sortie où l'écoulement 126 rejoint l'écoulement 140 descendant dans l'espace annulaire.

15 Pour étudier l'efficacité du tambour à boues, on a utilisé un algorithme afin d'étudier le trajet d'écoulement et le dépôt de particules de diverses tailles. Pour le calcul d'une phase dispersée par un programme de modélisation par logiciel informatique en trois parties, 20 CFX-TASCflow, on a utilisé la méthode de suivi des particules par la fonction de Lagrange (LPT). Le concept de base de cette approche consiste à calculer le mouvement d'une particule dans un milieu fluide continu sous l'action de forces qui sont dues à une différence de vitesse entre 25 la particule et le fluide et dues à un déplacement du fluide par la particule. Chaque particule qui est suivie représente un échantillon de particules qui suivent une trajectoire identique. Le comportement des particules suivies est ensuite utilisé pour décrire le comportement 30 moyen de la phase dispersée. Les suppositions de base du modèle LPT sont que : les particules sont sphériques ; les interactions particule/particule ne sont pas incluses ; et 35 une turbulence n'est pas modifiée par la phase solide.

2909161 13 L'effet de fluctuation turbulente du fluide sur le mouvement des particules est incorporé dans le code en exprimant la vitesse de turbulence, la durée de vie d'un tourbillon et la longueur en termes d'énergie cinétique 5 turbulente et de dissipation calculées localement. Pour avoir un échantillon statistiquement significatif, on a injecté un total de 200 000 particules dans un domaine et on a calculé leurs trajectoires. On a effectué des simulations pour suivre le mouvement 10 et le dépôt de particules de 1 et 10 ùm de diamètre, qui en sont les dimensions typiques des particules de boue d'un générateur de vapeur. Ces études ont montré que le rendement de sédimentation des particules dans le tambour à boues est d'environ 68 % à environ 74 %. Le rendement est 15 plus élevé pour des particules de plus grande taille. Réduction de la vitesse de dépôt dans le RSG due au tambour à boues L'impact analytique du tambour à boues sur le dépôt général dans un générateur RSG a été établi par Atomic 20 Energy of Canada Limited (AECL) en utilisant un code logiciel informatique tiers appelé SLUDGE, code où les conditions suivantes ont été modélisées : 4 milliardièmes de brut dans l'eau d'alimentation ; 1 % de purge ; 25 0,1 % d'entraînement ; dépôt de magnétite avec de la morpholine ; et simulation sur 0,5 an avec des étapes de temps de simulation de deux heures (linéaires après 10 jours). Le code SLUDGE est un code 3D pour calculer un 30 comportement transitoire de boue dans un générateur de vapeur à recirculation et il a été développé par C. Turner et al. dans les laboratoires AECL Chalk River. SLUDGE utilise des entrées thermiques et hydrauliques provenant de l'un de deux autres programmes logiciels tiers, THIRST ou 35 ATHOS.

2909161 14 Le code SLUDGE utilise des équations de dépôt et d'élimination ajustées à des données de dépôt pour des systèmes aqueux prenant en compte des effets de la chimie et du milieu.

5 Sous le modèle d'encrassement appliqué, la vitesse d'encrassement est linéaire pour des temps notablement supérieurs à 10 jours ; par exemple, pour obtenir les résultats portant sur 5 années de fonctionnement, on multiplie simplement par 10 les résultats de la simulation 10 de 0,5 an. Les résultats sont regroupés ci-dessous dans le tableau 1 et sont montrés sur la figure 8. Résultats Les résultats indiqués dans le tableau 1 et sur la figure 8 montrent qu'un piège à brut situé sur la plaque du 15 tablier de séparateurs primaires, qui traite seulement 1 % de l'écoulement, constitue un moyen efficace d'élimination de particules de l'eau séparée, et abaisse ainsi la vitesse d'accumulation de dépôt dans d'autres dissipateurs, à savoir dans le faisceau de tube et les plaques 20 horizontales, y compris la plaque tubulaire. Il est prévu qu'un piège ayant un rendement de 75 % (signifiant que 75 % des particules transportées vers le piège sont éliminées de l'eau séparée) élimine 45 % du brut qui est transporté vers le générateur de vapeur avec l'eau d'alimentation. Le brut 25 total éliminé par la purge et le piège est important car ceci indique que le brut ne se dépose pas sur d'autres surfaces où il pourrait conduire à une dégradation potentielle du générateur de vapeur. Pour un taux de 1 % de purge, il est prévu que le brut total éliminé par la purge 30 et le piège à boues s'élève de 37 % pour un rendement du piège de 0 % à 70 % pour un rendement du piège de 100 %.

2909161 15 Tableau 1 : Effet du rendement du piège à brut sur la distribution du dépôt dans un générateur de vapeur à recirculation sans préchauffeur intégré N de la Rendement Tubes Surfaces Purge Entraînement Piège passe du piège horizontales % o o 96 o ST275 0 52,2 6,8 37,1 3,9 0 ST276 25 40,9 5,3 29,1 3,0 21,7 ST277 50 33,6 4,4 23, 9 2,5 35,6 ST278 75 28,6 3,7 20,3 2,1 45,3 ST279 100 24,9 3,2 17,7 1,8 52,4 Avec un rendement de 75 % et de 1 % de purge, le 5 système collecteur de boues à tambour à boues élimine 45 % du brut introduit dans l'eau d'alimentation. L'élimination totale du brut (purge et tambour à boues) s'élève de 37,1 % sans tambour à boues à 65,6 % avec un tambour à boues d'un rendement de 75 %. Le dépôt dans les tubes est abaissé de 10 52 % à 29 % (environ 45 %) avec l'addition du système collecteur de boues à tambour à boues (figure 8). Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au générateur de vapeur décrit et représenté sanssortir du cadre de l'invention. Par exemple, la 15 présente invention peut être appliquée à des installations RSG nouvelles, soit pour des systèmes nucléaires CANDU, soit pour des centrales nucléaires PWR de conception américaine, soit pour le remplacement, la réparation ou la modification de générateurs de vapeur RSG existants où l'on 20 souhaite des capacités accrues d'élimination des particules.

Claims

REVENDICATIONS

1. Système collecteur de boues à tambour à boues pour un générateur de vapeur à recirculation, caractérisé en ce qu'il comporte une région à faible vitesse établie à l'intérieur du générateur de vapeur à recirculation et définie par une plaque d'un tablier (34) de séparateurs (30) primaires, une plaque de dessus (124) placée au-dessus de la plaque du tablier de séparateurs primaires et un anneau raidisseur périphérique (122) adjacent à la périphérie de la plaque du tablier de séparateurs primaires et de la plaque de dessus ; et des moyens pour transporter un courant de décharge (126) d'eau de recirculation, engendré à l'intérieur du générateur de vapeur à recirculation, vers la région à faible vitesse.

2. Système collecteur de boues selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un raidisseur (120) de tablier de séparateurs primaires interposé entre la plaque du tablier de séparateurs primaires et la plaque de dessus.

3. Système collecteur de boues selon la revendication 2, caractérisé en ce que le, au moins un, raidisseur du tablier de séparateurs primaires a un bord inférieur adjacent à la plaque du tablier de séparateurs primaires et un bord supérieur adjacent à la plaque de dessus, le bord supérieur du raidisseur étant pourvu d'au moins une ouverture (134) d'écoulement.

4. Système collecteur de boues selon la revendication 2, caractérisé en ce que le, au moins un, raidisseur du tablier de séparateurs primaires a des extrémités placées de façon à être adjacentes à l'anneau raidisseur périphérique.

5. Système collecteur de boues selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il présente au moins une ouverture (138) de vidange située dans le raidisseur, à proximité immédiate de l'une des extrémités du raidisseur du tablier de séparateurs primaires. 2909161 17

6. Système collecteur de boues selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau raidisseur périphérique a un bord inférieur adjacent à la plaque du tablier de séparateurs primaires et un bord supérieur 5 adjacent à la plaque de dessus, le bord inférieur de l'anneau raidisseur périphérique étant pourvu d'au moins une ouverture (136) de vidange.

7. Système collecteur de boues selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il présente au moins 10 une ouverture (130) de bord périphérique située sur le bord supérieur de l'anneau raidisseur périphérique.

8. Système collecteur de boues selon la revendication 4, caractérisé en ce que le tablier de séparateurs primaires est circulaire et le, au moins un, 15 raidisseur du tablier primaire s'étend suivant une corde sur le tablier de séparateurs primaires.

9. Système collecteur de boues selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (30) de séparation vapeur/eau supportés par la 20 plaque du tablier de séparateurs primaires.

10. Système collecteur de boues selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de séparation vapeur/eau comportent des moyens (38) à colonnes montantes s'élevant depuis la plaque du tablier de 25 séparateurs primaires à travers la plaque de dessus.

11. Système collecteur de boues selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens pour transporter un courant de décharge d'eau de recirculation, engendré à l'intérieur du générateur de vapeur à 30 recirculation, vers la région à basse vitesse, comprennent plusieurs ouvertures annulaires (128) dans la plaque de dessus pour plusieurs des moyens à colonnes montantes s'élevant à travers ces ouvertures afin de recevoir un courant (126) de décharge de l'écoulement {22) en 35 recirculation depuis les moyens de séparation vapeur/eau. 2909161 18

12. Système collecteur de boues selon la revendication 11, caractérisé en ce que les multiples ouvertures annulaires sont situées autour de plusieurs des moyens à colonnes montantes situés au plus près de l'axe 5 central du générateur de vapeur.

13. Système collecteur de boues selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs raidisseurs (120) du tablier de séparateurs primaires, interposés entre la plaque du tablier de séparateurs 10 primaires et la plaque de dessus, chaque raidisseur ayant un bord inférieur adjacent à la plaque du tablier de séparateurs primaires et un bord supérieur adjacent à la plaque de dessus, le bord supérieur des raidisseurs étant pourvu d'au moins une ouverture {134) d'écoulement et les 15 raidisseurs ayant des extrémités placées de façon à être adjacentes à l'anneau raidisseur périphérique.

14. Générateur de vapeur à recirculation pour centrales nucléaires, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte sous pression (102) contenant un faisceau de tubes 20 en U (14) destiné à transporter un fluide primaire de refroidissement (12) depuis une source de chaleur extérieure vers l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte sous pression pour chauffer une eau (26) d'alimentation introduite dans l'enceinte sous pression afin de générer un 25 mélange vapeur/eau (18), le faisceau de tubes en U étant situé à une partie inférieure (104) de l'enceinte sous pression ; un ballon (106) de vapeur situé à une partie supérieure (108) de l'enceinte sous pression ayant des moyens de séparation de vapeur/eau pour séparer l'eau du 30 mélange de vapeur/eau, la vapeur (24) sortant de l'enceinte sous pression en passant par une sortie (110) de vapeur, l'eau séparée (22) étant renvoyée par recirculation à la partie inférieure de l'enceinte sous pression pour être réchauffée ; et un système (50) collecteur de boues à 35 tambour à boues destiné à éliminer une boue d'un courant de décharge (126) de l'eau en recirculation (22) et à 2909161 19 transporter le courant de décharge vers une région à basse vitesse établie à l'intérieur de l'enceinte sous pression.

15. Générateur de vapeur selon la revendication 14, caractérisé en ce que la région à basse vitesse est définie 5 par une plaque d'un tablier (34) de séparateurs primaires (30) destinée à supporter les moyens de séparation vapeur/eau, une plaque de dessus (124) placée au-dessus de la plaque du tablier de séparateurs primaires, et un anneau raidisseur périphérique (122) adjacent à la périphérie de l'une de la 10 plaque du tablier de séparateurs primaires et de la plaque de dessus.

16. Générateur de vapeur selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs raidisseurs (120) du tablier de séparateurs primaires, interposés entre 15 la plaque du tablier et la plaque de dessus, chaque raidisseur ayant un bord inférieur adjacent à la plaque du tablier de séparateurs primaires et un bord supérieur adjacent à la plaque de dessus, le bord supérieur des raidisseurs étant pourvu d'au moins une ouverture 20 d'écoulement (134) et les raidisseurs ayant des extrémités placées de façon à être adjacentes à l'anneau raidisseur périphérique.

17. Générateur de vapeur selon la revendication 16, caractérisé en ce que le système collecteur de boues à 25 tambour à boues reçoit un courant de décharge (126) d'eau de recirculation (22) comprenant environ 1 % de l'eau en recirculation provenant des moyens de séparation vapeur/eau.

18. Générateur de vapeur selon la revendication 15, 30 caractérisé en ce que le courant de décharge d'eau en recirculation est amené à la région à basse vitesse en passant par plusieurs ouvertures (128) situées à travers la plaque de dessus et placées au plus près d'un axe central du générateur de vapeur. 35

19. Générateur de vapeur selon la revendication 18, caractérisé en ce que les moyens de séparation vapeur/eau 2909161 20 comprennent des moyens à colonnes montantes (38) s'élevant depuis la plaque du tablier de séparateurs primaires à travers la plaque de dessus.

20. Générateur de vapeur selon la revendication 19, 5 caractérisé en ce que les multiples ouvertures traversant la plaque de dessus sont des ouvertures annulaires {128) établies entre les multiples moyens à colonnes montantes s'élevant à travers elles pour recevoir le courant de décharge d'eau en recirculation provenant des moyens de 10 séparation vapeur/eau et pour le transporter vers la région à basse vitesse.