FR2965655A1

FR2965655A1 - Perfectionnement a un reacteur nucleaire sfr de type integre

Info

Publication number: FR2965655A1
Application number: FR1058016A
Authority: FR
Inventors: Guy Marie Gautier
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2012-04-06
Anticipated expiration: 2030-10-04
Also published as: EP2625690A1; WO2012045691A1; CN103238186A; JP2013543586A; FR2965655B1; KR20130116258A; US20130216015A1; RU2013120317A

Abstract

L'invention concerne un perfectionnement à un réacteur SFR de type intégré selon la demande WO 2010/057720. Selon l'invention, • les fenêtres de sortie (18) des échangeurs intermédiaires (16) sont entourées chacune dans une enveloppe (20) en communication fluidique avec un conduit conformé en tore (21), • le groupe de pompage (30) pour faire circuler le sodium de la zone chaude (12) vers la zone froide (14) à travers les échangeurs intermédiaires a également chacune de ses entrées en communication fluidique avec le tore, de sorte que le sodium primaire provenant de la zone chaude et sortant des échangeurs intermédiaires circule à travers le tore pour être dirigé vers la zone froide par ledit groupe de pompage.

Description

1 PERFECTIONNEMENT A UN REACTEUR NUCLEAIRE SFR DE TYPE INTEGRE

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un réacteur nucléaire refroidi au sodium dénommé SFR (en anglais : Sodium Fast Reactor), qui fait partie de la famille des réacteurs dits de quatrième génération. Plus précisément, l'invention concerne un réacteur nucléaire refroidi au sodium, de type intégré, c'est-à-dire pour lequel le circuit primaire est totalement contenu dans une cuve contenant également les pompes primaires et des échangeurs de chaleur. 15 L'invention propose un perfectionnement à la demande WO 2010/057720 qui a proposé une architecture innovante du circuit primaire contenu dans la cuve du réacteur permettant d'en améliorer sa compacité, de faciliter la conception de certaines 20 pièces et d'améliorer la convection naturelle du sodium dans la cuve. ETAT DE L'ART ANTERIEUR Les réacteurs nucléaires refroidis au sodium (SFR) comportent habituellement une cuve dans 25 laquelle se trouve le coeur, avec au-dessus du coeur un bouchon de contrôle du coeur. L'extraction de la chaleur s'effectue en faisant circuler le sodium dit sodium primaire au moyen d'un système de pompage placé dans la cuve. Cette chaleur est transférée à un circuit 10 2 intermédiaire, via un ou plusieurs échangeur(s) intermédiaire(s) (El), avant d'être utilisée pour produire de la vapeur dans un générateur de vapeur (GV). Cette vapeur est ensuite envoyée dans une turbine pour la transformer en énergie mécanique, à son tour transformée en énergie électrique. Le circuit intermédiaire comprend, en tant que caloporteur, du sodium et a pour but d'isoler (ou autrement dit contenir) le sodium primaire qui est dans la cuve, par rapport au générateur de vapeur et ce, en raison des réactions violentes susceptibles de se produire entre le sodium et l'eau-vapeur contenue dans le générateur de vapeur en cas d'une éventuelle rupture d'un tube de ce dernier. Ainsi, l'architecture met en évidence deux circuits en sodium . l'un dit primaire chargé de transférer la chaleur entre le coeur et un (des) échangeur(s) de chaleur intermédiaire(s), l'autre dit secondaire chargé de transférer la chaleur de l' (des) échangeur(s) intermédiaire(s) vers le générateur de vapeur. Tous les réacteurs refroidis au sodium (SFR) présentent des caractéristiques techniques communes. La cuve est fermée sur le dessus par une dalle de fermeture afin que le sodium primaire ne soit pas en contact avec l'air extérieur. Tous les composants (échangeurs, pompes, tuyaux, _) traversent cette dalle verticalement pour pouvoir être démontés en les soulevant verticalement par un dispositif de levage. Les dimensions des trous de passage dans cette dalle sont fonction de la taille et du nombre de composants. Plus les trous sont importants (en 3 dimension et en nombre), plus le diamètre de la cuve sera important. Les différentes solutions techniques retenues à ce jour peuvent être classées dans deux grandes familles de réacteurs : les réacteurs de type à boucles et les réacteurs de type intégré. Les réacteurs SFR de type à boucles sont caractérisés par le fait que l'échangeur intermédiaire et les dispositifs de pompage du sodium primaire sont situés hors de la cuve. Le principal avantage d'un réacteur SFR de type à boucles est, pour une puissance donnée, d'obtenir une cuve de plus petit diamètre que celle d'un réacteur SFR de type intégré, car la cuve contient moins de composants. La cuve est donc plus facilement fabricable et donc moins chère. Par contre, un réacteur SFR de type à boucles présente l'inconvénient majeur de faire sortir du sodium primaire de la cuve, ce qui complique l'architecture de circuit primaire et pose des problèmes de sûreté importants. Ainsi, les avantages liés à la taille réduite et la fabrication plus aisée de la cuve sont annulés par les surcoûts induits par l'ajout de dispositifs liés à la conception des boucles et de moyens spéciaux pour gérer les éventuelles fuites de sodium primaire. Les réacteurs SFR de type intégré sont caractérisés par le fait que les échangeurs intermédiaires et les moyens de pompage du sodium primaire sont intégralement situés dans la cuve, ce qui permet d'éviter de faire sortir le circuit primaire hors de la cuve et constitue donc un avantage important 4 en terme de sûreté par rapport à un réacteur SFR de type à boucles. Les inventeurs de la présente demande ont proposé dans la demande WO 2010/057720 une solution visant à améliorer les réacteurs SFR de type intégré. Plus précisément, la solution qu'ils ont proposée vise à résoudre les inconvénients des réacteurs SFR de type intégré qu'ils avaient identifié comme suit : - une conception et une réalisation difficile du redan entre collecteur chaud et collecteur froid, - une compatibilité délicate entre le fonctionnement normal en convection forcée et le fonctionnement en convection naturelle de l'évacuation de la puissance résiduelle lorsque les pompes électromécaniques sont défaillantes, - une taille de cuve importante qui pénalise le concept d'un point de vue économique.

La solution selon la demande WO 2010/057720 n'est pas complètement satisfaisante. En effet, l'agencement d'un groupe de moyens de pompage à côté de chaque échangeur intermédiaire (en amont ou en aval), i-e celui dédié à la circulation du sodium de la zone chaude vers la zone froide en traversant les échangeurs intermédiaires, implique un encombrement. Cet encombrement est susceptible de nuire à la compacité du réacteur qui se traduirait concrètement par une augmentation de la taille de la cuve du réacteur.

Un autre inconvénient de la solution selon WO 2010/057720 est que le fait d'agencer un groupe de moyens de pompage à coté des échangeurs intermédiaires et en aval de ceux-ci peut compliquer l'installation du 5 réacteur SFR. En effet, dans ce cas, les moyens de pompage sont ici en quelque sorte agencer en bout de l'échangeur intermédiaire et peuvent constituer un balourd, ce qui est préjudiciable pour la tenue mécanique aux séismes.

Le but de l'invention est donc de proposer un perfectionnement au réacteur SFR de type intégré selon la demande WO 2010/057720 qui vise à pallier tout ou partie de ses inconvénients mentionnés ci-dessus. EXPOSÉ DE L'INVENTION Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par un réacteur nucléaire SFR de type intégré, comprenant une cuve adaptée pour être remplie de sodium et à l'intérieur de laquelle sont agencés un coeur, des moyens de pompage pour faire circuler le sodium primaire, des premiers échangeurs de chaleur, dits échangeurs intermédiaires, adaptés pour évacuer la puissance produite par le coeur en fonctionnement normal des seconds échangeurs de chaleur adaptés pour évacuer la puissance résiduelle produite par le coeur à l'arrêt lorsque les moyens de pompage sont également à l'arrêt, un dispositif de séparation délimitant une zone chaude et une zone froide dans la cuve, comprenant : - un dispositif de séparation constitué de deux parois chacune avec une partie sensiblement verticale agencée en entourant le coeur et une partie 6 sensiblement horizontale, les parties sensiblement horizontales étant séparées l'une de l'autre d'une hauteur et l'espace délimité au dessus de la partie horizontale de la paroi supérieure formant la zone chaude tandis que l'espace délimité en dessous de la partie horizontale de la paroi inférieure forme la zone froide et les parties sensiblement horizontales sont agencées avec jeux par rapport à la cuve, - des échangeurs intermédiaires agencés sensiblement verticalement avec jeux dans des premiers ajours pratiqués dans chaque partie horizontale de paroi du dispositif de séparation de manière à localiser leurs fenêtres de sortie en dessous de la partie horizontale de la paroi inférieure, - des moyens de pompage à débit variable divisés en deux groupes en série hydraulique, l'un agencé en dessous de la partie horizontale de la paroi inférieure pour faire circuler le sodium de la zone froide vers la zone chaude en traversant le coeur, l'autre pour faire circuler le sodium de la zone chaude vers la zone froide en traversant les échangeurs intermédiaires, - des moyens d'acquisition de température agencés dans l'espace délimité entre les parties horizontales des deux parois en étant répartis selon un axe sensiblement vertical pour déterminer en temps réel la stratification thermique dans cet espace, - des moyens d'asservissement reliés d'une part aux moyens d'acquisition de température et d'autre part aux deux groupes de pompage, pour modifier si nécessaire le débit d'au moins un groupe de pompage 7 afin de maintenir un niveau satisfaisant de stratification en fonctionnement normal, - des seconds échangeurs agencés sensiblement verticalement au dessus de la zone froide, - des moyens pour permettre la convection naturelle du sodium primaire depuis les seconds échangeurs vers la zone froide lorsque le coeur et les moyens de pompage sont également à l'arrêt, réacteur dans lequel l'ensemble des jeux et la hauteur entre les parties horizontales des deux parois du dispositif de séparation sont préalablement déterminés pour, en fonctionnement normal, reprendre les déplacements différentiels entre les parois, échangeurs et cuve et pour permettre d'établir en fonctionnement normal une stratification thermique du sodium primaire dans l'espace délimité entre les parties horizontales des deux parois et pour, en cas d'arrêt inopiné d'un seul groupe de pompage, limiter les efforts mécaniques subis par les parois dus à la partie du débit de sodium primaire passant dans lesdits jeux. Selon l'invention, - les fenêtres de sortie des échangeurs intermédiaires sont entourées chacune dans une enveloppe en communication fluidique avec un conduit conformé en tore, - le groupe de pompage pour faire circuler le sodium de la zone chaude vers la zone froide à travers les échangeurs intermédiaires a également chacune de ses entrées en communication fluidique avec le tore, de sorte que le sodium primaire provenant de 8 la zone chaude et sortant des échangeurs intermédiaires circule à travers le tore pour être dirigé vers la zone froide par ledit groupe de pompage. Comparativement à la solution selon la demande WO 2010/057720, on évite d'avoir à réaliser une nouvelle conception mixte d'échangeurs intermédiaires avec le groupe de moyens de pompage à côté. En corollaire, on peut utiliser dans un réacteur SFR de type intégré selon l'invention des échangeurs intermédiaires déjà éprouvés pour des réacteurs SFR de type intégré selon l'état de l'art. De plus, les moyens de pompage n'étant plus fixés en sortie de l' échangeur intermédiaire, le surplus de masse en extrémité inférieure de l' échangeur intermédiaire susceptible de créer un balourd n'existe plus, ce qui est favorable à la tenue mécanique de l'échangeur intermédiaire en cas de séisme. En fonction des conditions d'écoulements souhaités dans le tore, on peut ajuster le nombre de moyens de pompage, leurs caractéristiques, telles que débit, pression En outre, grâce au conduit torique selon l'invention, on peut homogénéiser plus facilement l'écoulement du sodium primaire à travers tous les échangeurs intermédiaires comparativement à la solution selon la demande WO 2010/057720.

Selon un mode de réalisation, les deux groupes de pompage à débit variable en série hydraulique sont mécaniquement indépendants et sont constitués chacun de pompes rotodynamiques, dont l'arbre d'entraînement s'étend verticalement sur la hauteur de la cuve en traversant la dalle de fermeture et les parties horizontales des deux parois du 9 dispositif de séparation agencés sensiblement verticalement avec jeux, les jeux entre le supportage des pompes et les deux parois du dispositif de séparation étant également préalablement déterminés pour, en fonctionnement normal, reprendre les déplacements différentiels entre eux et la cuve et pour permettre d'établir en fonctionnement normal une stratification thermique du sodium primaire dans l'espace délimité entre les parties horizontales des deux parois et pour, en cas d'arrêt inopiné d'un groupe de pompage, limiter les efforts mécaniques subis par les parois dus à la partie du débit de sodium primaire passant dans lesdits jeux. Selon un mode de réalisation avantageux, les deux groupes de pompage à débit variable en série hydraulique sont mécaniquement dépendants et sont constitués d'au moins une pompe rotodynamique centrifuge à double-rouet dont un premier rouet agencé avec son entrée pour aspirer axialement le sodium primaire dans le tore et sa sortie pour refouler le sodium primaire dans la zone froide et le deuxième rouet, monté sur la même ligne d'arbre d'entraînement que le premier rouet, et agencé avec son entrée pour aspirer le sodium primaire dans la zone froide et sa sortie pour refouler vers le coeur. Le fait de coupler sur une même ligne d'arbre les deux rouets décrits ci-dessus permet de faire varier de façon similaire le débit de sodium primaire qui traverse le coeur et celui qui traverse les échangeurs intermédiaires, notamment dans les régimes d'écoulement intermédiaire. Cela a en outre pour avantage une simplification du mode de 10 pilotage et d'ajustement des débits. Cette mise en commun permet enfin de réduire le nombre de composants dans la cuve et ainsi d'augmenter la compacité de la cuve.En outre, par rapport au mode où les deux groupes de pompage sont mécaniquement indépendants, il n'est pas ici nécessaire de définir un jeu entre le supportage des pompes et parois du dispositif de séparation qui prenne en compte des efforts mécaniques supplémentaires sur ces dernières en cas d'arrêt d'un groupe de pompe à double-rouet. En effet, dans un tel cas, le débit moyen à travers le dispositif de séparation, c'est-à-dire entre ses deux parois est nul, et il n'y a donc pas d'efforts mécaniques préjudiciables sur celles-ci.

Une telle adaptation d'une pompe rotodynamique centrifuge à double-rouet est loin d'avoir été évidente. En effet, si les pompes de ce type avec deux rouets portés par un même arbre sont connues, elles fonctionnent usuellement pour augmenter la pression d'une roue à l'autre et donc avec l'entrée d'aspiration d'une roue ou rouet correspondant à la sortie d'aspiration d'une autre roue ou rouet montée en série. C'est d'ailleurs la raison pour laquelle leur désignation technique usuelle est pompe multi- étagées. La pompe centrifuge à double-rouet selon l'invention se distingue de celles connues selon l'état de l'art par le fait qu'il y a une zone intermédiaire de grand volume entre les deux rouets d'une même pompe et que cette zone intermédiaire est commune à plusieurs pompes. Cette zone intermédiaire de grand volume est la zone froide du réacteur selon 11 l'invention. Autrement dit, ici, contrairement aux pompes multi-étagées selon l'état de l'art, il y a addition directe des rapports de pression des étages constitués chacun par un rouet mais pas forcément avec le même débit, car le volume intermédiaire est en communication hydraulique avec d'autre éléments du réacteurs, par exemple via les ajours du redan. Ainsi dans un fonctionnement normal du réacteur, le débit traversant les échangeurs intermédiaires et celui traversant le coeur est le même, il est donc identique dans les deux rouets. Il y a donc toujours une addition des pressions comme dans une pompe classique à deux étages, mais le fait d'avoir un grand volume entre les deux rouets qui est constitué par le collecteur froid, implique qu'il y a un filtrage, c'est-à-dire un adoucissement d'éventuel choc thermique pouvant se produire si une défaillance de fonctionnement se produit. Ainsi, si par exemple le sodium sortant des échangeurs intermédiaires EI et arrivant n'est plus suffisamment froid mais devient brutalement chaud suite à un arrêt intempestif du système d'extraction de chaleur du coté secondaire de l'échangeur intermédiaire, le premier rouet de la pompe (celui qui aspire dans le tore) subit en quelque sorte directement ce choc thermique, mais le second rouet subit une montée progressive de la température du sodium, car le sodium chaud sortant du premier rouet se mélange progressivement avec le sodium froid déjà présent dans le collecteur froid.

Une autre différence de fonctionnement de la pompe à double-rouet selon l'invention par rapport 12 aux pompes classiques à deux étages est le mode de fonctionnement en régime d'évacuation de la puissance résiduelle. Dans une pompe classique à deux étages, le même débit traverse les rouets de la pompe et ce même si la pompe est arrêtée (le débit étant fourni par une convection naturelle par exemple). Dans le cas de la présente invention, dans la situation d'évacuation de puissance résiduelle, il peut n'y avoir aucun débit qui traverse le premier rouet (celui qui a son entrée dans le tore) alors que tout le débit qui traverse le second rouet et qui alimente le coeur provient du collecteur froid. La boucle hydraulique est alors formée par les éléments suivants : coeur, collecteur chaud, échangeurs dédiés à l'évacuation de la puissance résiduelle, ajours dans le redan, collecteur froid, second rouet de la pompe et enfin le coeur. La circulation du sodium dans cette boucle s'effectue alors en convection naturelle. En fonction des conditions de fonctionnement du réacteur, on peut prévoir avantageusement de mettre en oeuvre au moins un moyen pour ajuster le débit de sodium primaire à travers le coeur par rapport au débit à travers les échangeurs intermédiaires, indépendamment l'un de l'autre et de la vitesse de rotation de la ligne d'arbre d'entraînement des deux rouets. Cela peut être le cas dans une certaine plage de vitesse variable de rotation de l'entraînement de pompes indépendantes (non sur le même arbre). 13 Cela peut également survenir au cours de la durée de vie du réacteur. Ainsi, typiquement la durée de vie envisagée d'un réacteur dit de quatrième génération est de plusieurs dizaines d'années. Au cours de la vie du réacteur, les éléments combustibles constituant le coeur sont régulièrement changés. En fonction du contexte de gestion des matières nucléaires, de nouveaux types d'éléments de combustible nucléaire pourront être chargés dans le coeur du réacteur. Or, ces nouveaux éléments de combustible nucléaire peuvent induire des pertes de charge différentes des éléments de combustible présents initialement dans le coeur. Dans cette configuration, l'inventeur pense qu'il sera délicat d'obtenir un même débit entre celui traversant le coeur et celui traversant les échangeurs intermédiaires avec uniquement la pompe à double-rouet initialement agencée. Le moyen d'ajustement du débit entre le coeur et les échangeurs intermédiaires permet ainsi avantageusement de compenser efficacement les nouvelles pertes de charge induites. Cela ne peut par définition être résolu en modifiant la vitesse de rotation des deux rouets, puisque ceux-ci sont accouplés à la même ligne d'arbre.

Selon une variante avantageuse, le(s) moyen(s) d'ajustement de débit consiste(nt) en un(des) moyen(s) de pompage supplémentaire(s), distinct(s) de la (des) pompe(s) électromécanique à deux rouets, et dont l'(leur) entrée est(sont) en communication fluidique avec le tore, la somme des débits de sodium primaire fournis par le(les) moyen(s) de pompage 14 supplémentaire(s) et la pompe à double-rouet étant approximativement égale au débit traversant les échangeurs intermédiaires. De préférence, la valeur du débit fourni par le rouet de la pompe à double rouet ayant son aspiration dans le tore peut être comprise entre 90 à 95 % de celle du débit traversant les échangeurs intermédiaires. Il va de soi que le débit fourni par la pompe à double-rouet peut dépendre de la vitesse de rotation de la ligne d'arbre d'entraînement. Ainsi, en fonction de la valeur du débit fourni par la pompe à double-rouet, le(s) moyen(s) de pompage(s) supplémentaire(s) fournit le complément de débit en l'ajustant pour que le débit traversant les échangeurs intermédiaires soit égal à celui traversant le coeur. On s'assure de préférence que le moyen de pompage supplémentaire fournisse un faible débit, typiquement d'une valeur de 5 à 10 % du débit traversant les échangeurs intermédiaires. Avantageusement, le(s) moyen(s) de pompage supplémentaire(s) est (sont) constitué (s) par une pompe rotodynamique et/ou une pompe électromagnétique. L'avantage d'utilisation de ces pompes est leur faible puissance requise, et donc un faible encombrement, ce qui favorise encore la compacité du réacteur. Selon une autre variante avantageuse : - la ligne d'arbre d'entraînement des deux rouets de la pompe comprend au moins deux arbres coaxiaux solidaires en rotation et aptes à être déplacés axialement l'un par rapport à l'autre, l'extrémité inférieure de l'un des arbres supportant au 15 moins une partie des aubes du rouet tandis que l'extrémité inférieure de l'autre des arbres supporte l'autre partie du rouet ; - le(s) moyen(s) d'ajustement de débit consiste(nt) en l'arbre d'entraînement à l'extrémité inférieure de laquelle la au moins une partie des aubes du rouet est fixée, dont le déplacement axial par rapport à l'autre arbre d'entraînement permet la rétractation de la au moins une partie des aubes. Une pompe rotodymanique centrifuge à double-rouet est fabriquée pour avoir une circulation hydraulique dans un rouet compris entre deux disques. L'un de ces disques est fixe tandis que l'autre est fixé sur le rouet supportant les aubes. Ainsi, usuellement, pour obtenir le maximum de rendement on prévoit un jeu de montage minimal entre les bords des aubes du disque mobile et le disque fixe. Ici, judicieusement, en réalisant un montage d'aubes rétractables dans le disque mobile, on peut ajuster le jeu entre celles-ci et le disque fixe et par là, dégrader plus ou moins le rendement de la pompe c'est-à-dire ses caractéristiques de pression en fonction du débit. A des fins de sureté, on prévoit avantageusement d'agencer le mécanisme de commande de déplacement de l'arbre permettant la rétraction de la au moins une partie des aubes, au dessus du moteur d'entraînement de la ligne d'arbres lui-même agencé au dessus de la dalle de fermeture. Cette réalisation est en outre plus simple qu'une réalisation selon laquelle le mécanisme de commande serait agencée ailleurs. 16 Un réacteur SFR de type intégré selon l'invention peut comprendre un nombre de six échangeurs intermédiaires, six second échangeurs et trois pompes rotodynamiques centrifuges à double-rouet.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée de l'invention faite en référence aux figures suivantes dans lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un réacteur SFR de type intégré selon l'invention, - la figure 1A est une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'un réacteur SFR de type intégré selon l'invention illustrant une variante d'agencement entre un échangeur intermédiaire et un conduit conformé en tore selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique illustrant une solution de collecte du sodium en sortie d'échangeurs intermédiaires dans un tore et de pompage du sodium selon l'invention, avec en tant que moyens de pompage deux pompes centrifuge à double-rouet, - la figure 3 montre les courbes caractéristiques de la pression en fonction du débit d'une pompe centrifuge à double rouet selon l'invention, - la figure 4 est une autre vue schématique en coupe longitudinale d'un réacteur SFR de type intégré selon l'invention, sur laquelle l'agencement d'une pompe à double rouet est montré, 17 - la figure 5 est une vue de détail en coupe d'un rouet de la pompe centrifuge avec un moyen d'ajustement du débit de sodium, - la figure 6 est une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'un réacteur SFR de type intégré selon l'invention illustrant l'agencement relatif entre échangeur dédié à l'évacuation de puissance résiduelle, moyens d'acquisition de température et dispositif de séparation entre zone chaude et zone froide selon l'invention, - la figure 7 est une autre vue analogue à la figure 4, sur laquelle en plus du moteur d'entrainement, est représenté le mécanisme de commande de déplacement des aubes d'un rouet d'une pompe selon l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Dans l'ensemble de la présente demande, les termes « horizontale », verticale », « inférieur », « supérieur », « dessous » et « dessus » sont à comprendre par référence à une cuve du réacteur agencée à la verticale et à l'agencement par rapport à la zone froide ou chaude. Ainsi, la paroi supérieure selon l'invention désigne la paroi la plus proche de la zone chaude, tandis que la paroi inférieure désigne celle la plus proche de la zone froide. De même, une pompe selon l'invention agencée au dessous de la paroi inférieure est celle la située dans la zone froide. De même, dans l'ensemble de la présente demande, les termes « amont » et « aval » sont à comprendre par référence au sens de l'écoulement du 18 sodium. Ainsi, un groupe de moyens de pompage en amont d'un échangeur intermédiaire est traversé d'abord par le sodium qui circule ensuite à travers l'échangeur intermédiaire. Un groupe de moyens de pompage en aval d'un échangeur intermédiaire est traversé par le sodium qui a au préalable traversé l'échangeur intermédiaire. Sur la figure 1, on peut voir le schéma global d'un réacteur SFR de type intégré selon l'invention. Le réacteur intégré comprend un coeur 11 dans lequel la chaleur est dégagée suite aux réactions nucléaires. Ce coeur 11 est supporté par un supportage 110. Ce supportage 110 comprend un sommier 1100 dans lequel sont enfoncés les pieds des assemblages 111 constituants le coeur, ce sommier 1100 étant supporté par un platelage 1101 reposant sur le fond 130 de la cuve 13. Au-dessus du coeur se trouve le bouchon de contrôle du coeur (BCC) comprenant l'instrumentation nécessaire au contrôle et au bon fonctionnement des réactions nucléaires.

Le circuit d'évacuation de la chaleur suivi par le sodium primaire en fonctionnement normal du coeur 11 est schématiquement représenté par les flèches en traits pleins CN : à la sortie du coeur, le sodium débouche dans un collecteur chaud 12. Le collecteur chaud 12 est séparé du collecteur froid 14 en dessous, par un dispositif de séparation approprié 15. Ce dispositif de séparation entre collecteurs (ou zones) chaud 12 et froid 14 est constitué de deux parois 150, 151 ajourées. Ces deux parois 150, 151 ajourées sont chacune avec une partie sensiblement verticale 1501, 1511 agencée en entourant 19 le coeur et une partie sensiblement horizontale 1500, 1510. Les parties horizontales 1500, 1510 sont séparées d'une hauteur H. Dans les modes illustrés, elles sont reliées entre elles par un arrondi. Les parties verticales de chaque paroi 150, 151 sont fixées au supportage 110 du coeur 11. L'espace délimité au dessus de la partie horizontale 1500 de la paroi supérieure 150 forme la zone chaude tandis que l'espace délimité en dessous de la partie horizontale 1510 de la paroi inférieure 151 forme la zone froide. Comme montré en figures 1A et 6, les parties sensiblement horizontales 1500, 1510 sont agencées avec jeux j1 par rapport à la cuve 13. Chaque échangeur intermédiaire 16 est disposé verticalement au travers de la dalle de fermeture 24. Le sodium primaire alimentant en fonctionnement normal les échangeurs intermédiaires 16 est pris dans le collecteur chaud 12 et est rejeté dans le collecteur froid 14. Les échangeurs intermédiaires 16 traversent les deux parties horizontales 150, 151 de paroi avec jeu fonctionnel j2 et sans aucune étanchéité particulière. Dans le réacteur SFR selon l'invention, tout comme dans celui de la demande WO 2010/057720, des moyens de pompage 3 à débit variable divisés en deux groupes 30, 31 en série hydraulique sont prévus. Un des groupes 31 est prévu pour faire circuler le sodium de la zone froide 14 vers la zone chaude 12 en traversant le coeur 11, l'autre des groupes 30 est prévu pour faire circuler le sodium de la zone chaude 12 vers la zone 20 froide 14 en traversant les échangeurs intermédiaires 16. Selon l'invention, on prévoit tout d'abord d'entourer chacune des fenêtres de sortie 18 des échangeurs intermédiaires 16 dans une enveloppe 20 en communication fluidique avec un conduit conformé en tore 21. On prévoit aussi que le groupe de pompage 30 pour faire circuler le sodium de la zone chaude 12 vers la zone froide 14 a également chacune de ses entrées en communication fluidique avec le tore 21, de sorte que le sodium primaire provenant de la zone chaude 12 et sortant des échangeurs intermédiaires 16 circule à travers le tore 21 pour être dirigé vers la zone froide par ledit groupe de pompage 30. Comme représenté en figure 2, un mode de réalisation avantageux consiste à réaliser au moins un moyen de pompage 3 en commun entre les deux groupes 30, 31 constitué par une pompe rotodynamique centrifuge à double-rouet. Le premier groupe est constitué par le rouet 30 de la pompe 3 et est agencé avec son entrée 300 pour aspirer axialement le sodium primaire dans le tore 21 et avec sa sortie 301 pour refouler le sodium primaire dans la zone froide 14. Le deuxième groupe est constitué par le rouet 31 de la même pompe 3 et est monté sur la même ligne d'arbre d'entraînement 32 que le premier rouet 30, et il est agencé avec son entrée 310 pour aspirer radialement le sodium primaire dans la zone froide 14 et avec sa sortie 311 pour refouler vers le coeur 11. 21 Ainsi, en couplant sur une même ligne d'arbre 32 les deux rouets 30, 31, on peut faire varier de façon similaire le débit de sodium primaire qui traverse le coeur 11 et celui qui traverse les échangeurs intermédiaires 16, notamment dans les régimes d'écoulement intermédiaire. Cela ressort mieux de la figure 3 qui est un schéma caractéristique des courbes de débit en fonction de la pression pour les deux rouets 30, 31 de la même pompe 3 avec une zone commune 14. On voit ici que : - pour une vitesse de rotation de la ligne d'arbre 32 (vitesse nominale conom ou vitesse réduite (Oreauit ), les courbes du rouet 30 et du rouet 31 sont quasiment parallèles entre elles ; - la variation du débit de sodium primaire traversant le coeur 11 est égale à la variation du débit de sodium traversant les échangeurs intermédiaires 16. La figure 4 montre l'agencement d'une même centrifuge à double rouet 30, 31 dans le pompe réacteur. Le supportage dans lequel se trouve 321 de la pompe à double rouet la ligne d'arbre 32 s'étend verticalement sensiblement sur toute la hauteur de la cuve 13 en traversant la dalle de fermeture 24 et les parties horizontales 1500, 1501 des deux parois 150, 151 du dispositif de séparation agencés sensiblement verticalement avec jeux. Comme expliqué par la suite, les jeux entre le supportage 321 de la pompe dans lequel se situe la ligne d'arbre 32 de la pompe et les deux parois du dispositif de séparation sont 22 préalablement déterminés pour, en fonctionnement normal, reprendre les déplacements différentiels entre eux et la cuve 13 et pour permettre d'établir en fonctionnement normal une stratification thermique du sodium primaire dans l'espace délimité entre les parties horizontales des deux parois 150, 151.En outre, sur cette figure, on peut préciser que le sodium provenant du collecteur froid 14 parvient radialement à l'entrée du rouet 31 avant d'être aspiré axialement par celui-ci. En fonction des conditions de fonctionnement du réacteur, on peut prévoir avantageusement de mettre en oeuvre au moins un moyen pour ajuster le débit de sodium primaire à travers le coeur 11 par rapport au débit à travers les échangeurs intermédiaires 16, indépendamment l'un de l'autre et de la vitesse de rotation de la ligne d'arbre d'entraînement des deux rouets. La figure 5 montre une réalisation avantageuse d'un tel moyen. Comme représenté, la ligne d'arbre d'entraînement comprend au moins deux arbres coaxiaux 320, 321 aptes à être déplacés axialement l'un par rapport à l'autre. L'extrémité inférieure de l'arbre 320 supporte les aubes tandis que l'extrémité inférieure de l'autre arbre 321 supporte l'autre partie du rouet qui est fixe axialement. Ainsi, en déplaçant axialement l'arbre 320 par rapport à l'arbre 321 on réalise une rétractation des aubes 3000. On augmente ainsi le jeu entre les bords des aubes 3000 et le disque fixe 302, ce qui permet de dégrader plus ou moins le rendement de la pompe c'est-à-dire ses caractéristiques de pression 23 en fonction du débit. On ajuste ainsi le débit à travers les échangeurs intermédiaires 16 par rapport au débit à travers le coeur 11 et ce indépendamment de la vitesse de rotation de la ligne d'arbres 320, 321.

On a représenté en figure 5 la rétractation des aubes 300 sur le rouet 30 qui aspire le sodium du tore 21 pour ajuster le débit à travers les échangeurs intermédiaires 16 par rapport au débit à travers le coeur 11. Dans le cadre de l'invention, on peut bien entendu réaliser de manière alternative ou cumulative une rétractation d'au moins une partie des aubes de l'autre rouet 31. La figure 6 présente un mode de réalisation optimisé pour améliorer l'efficacité de la stratification thermique dans l'espace de hauteur H séparant les deux parties horizontales 1500, 1510 des parois supérieures et inférieure 150, 151 et ainsi d'améliorer la convection naturelle Cr (circulation résiduelle) du sodium primaire en fonctionnement d'arrêt des réactions nucléaires. Un ajour 15000 est prévu dans la partie horizontale 1500 de la paroi supérieure 150 sous chaque échangeur. La zone d'échange des échangeurs 25 dédiés à l'évacuation de puissance résiduelle est entièrement placée dans le collecteur chaud. La fenêtre de sortie 250 est positionnée juste en dessous de la partie horizontale 1500 de la paroi supérieure 150. Un jeu fonctionnel j3 entre l'ajour 15000 de la paroi supérieure 150 et l'échangeur 25 permet le déplacement différentiel entre ces composants. 24 Les avantages de cet agencement sont en mode de fonctionnement d'évacuation de la puissance résiduelle du coeur 11 (à l'arrêt ainsi que le système de pompage 3), sont les suivants : - la fenêtre de sortie 250 de l'échangeur secondaire 25 étant placée juste sous la partie horizontale 1500 de la paroi supérieure 150, le sodium froid sortant de cet échangeur 25 en fonctionnement descend plus facilement vers le collecteur froid 14 puisque une des parois 150 est déjà franchie, et ceci sans se mélanger avec le sodium du collecteur chaud 12, en d'autres termes, le chemin hydraulique lors du fonctionnement à l'arrêt en convection naturelle est amélioré, - le sodium traverse la partie horizontale 1510 de la paroi inférieure 151 via des ajours 15100 aménagés sous l'échangeur dédié à l'évacuation de puissance résiduelle et via les trous constitués par les jeux fonctionnels entre paroi inférieure et les échangeurs intermédiaires et le jeu fonctionnel entre paroi du redan et cuve du réacteur. La hauteur H de l'espace entre parties horizontales 1500, 1510 des deux parois 150, 151 est relativement importante (de l'ordre de deux mètres) pour permettre une stratification correcte. La distance entre les parties verticales 1501, 1511 des deux parois est faible (de l'ordre de quelques centimètres). L'espace de hauteur H est en communication avec le collecteur chaud 12 et le collecteur froid 14 par les jeux fonctionnels suivants : 25

- j1 défini entre les parties horizontales 1500, 1501 des deux parois et la cuve 13. Ce jeu fonctionnel j1 est de l'ordre de quelques centimètres et permet de reprendre les déplacements différentiels entre les composants (parois 150, 151 et cuve 13), - j2 défini au niveau des traversées entre échangeurs intermédiaires 16 et le système de supportage 321 des pompes 3 et parois 150, 151. Ce jeu fonctionnel j2 est de l'ordre de quelques centimètres et permet de reprendre les déplacements différentiels entre les composants (entre parois 150, 151 et échangeurs intermédiaires 16, et entre parois 150, 151 et pompes 3), - j3 défini au niveau des traversées entre échangeurs 25 dédiés à l'évacuation de la puissance résiduelle et la partie horizontale 1500 de la paroi supérieure 150. Comme dit précédemment, afin que le sodium sortant de ces échangeurs 25 rejoignent facilement le collecteur froid 14, des ajours supplémentaires 15100 sont aménagés à l'aplomb dans la partie horizontale 1510 de la paroi inférieure. Pour dimensionner précisément le dispositif de séparation dans une configuration donnée, l'homme du métier veillera à faire en sorte que les espaces de communication ne présentent pas de sections de passage trop importantes avec un grand diamètre hydraulique afin de réaliser une séparation physique efficace. L'objectif des parois est en effet de marquer une limite physique entre des zones 12, 14 où les écoulements sont à fortes vitesses : collecteur chaud 12 et collecteur froid 14, avec une zone calme où 26 doit s'établir une stratification thermique sans qu'il y ait aucune nécessité d'avoir une étanchéité. En fonction de l'application de l'invention, des aménagements spécifiques peuvent être réalisés. Quoi qu'il en soit, les jeux fonctionnels j1, j2 et j3 et la hauteur H entre les parties horizontales 1500, 1510 des deux parois du dispositif de séparation sont préalablement déterminés pour, en fonctionnement normal, reprendre les déplacements différentiels entre les parois 150, 151, échangeurs 16, 25, pompe 3 et cuve 13 et pour permettre d'établir en fonctionnement normal une stratification thermique du sodium primaire dans l'espace délimité entre les parties horizontales des deux parois 150, 151 et pour, en cas d'arrêt inopiné d'un groupe de pompage 30 ou 31 (lorsque ceux-ci sont découplés), limiter les efforts mécaniques subis par les parois dus à la partie du débit de sodium primaire passant dans lesdits jeux. La stratification thermique ainsi déterminée consiste ainsi en quelque sorte à prévoir un volume suffisamment important sur la hauteur entre les deux parois 150, 151 et à limiter les débits parasites de sodium primaire entre zone chaude 12 et zone froide 14. A titre indicatif, on donne ici un ordre de grandeur de la section de passage entre parois et collecteurs 12, 14. Pour cette évaluation, les jeux fonctionnels au niveau des communications j1, j2 et j3 sont estimés à environ 5 cm : - jeu fonctionnel j1 entre cuve 13 et parties de paroi 1500, 1510 . avec une cuve dont le 27 diamètre est de l'ordre d'une quinzaine de mètres, la section totale est de 2,3 m2, - jeu fonctionnel j2 entre échangeur intermédiaire 16 ou pompe 3 et parties de paroi 1500, 1510 : avec un nombre de six échangeurs 16 et un nombre de trois pompes 3 qui requièrent une section de passage correspondant environ à un anneau dont le diamètre intérieur correspond à celui des échangeurs intermédiaires et des pompes, soit environ 2 mètres, et donc la largeur de l'anneau est le jeu j2, la section est environ de 2,5 m2, - jeu fonctionnel j3 entre échangeur d'évacuation de puissance résiduelle 25 et partie horizontale 1500 de la paroi supérieure 150 : avec un nombre de six échangeurs 25 d'un mètre de diamètre environ, la section est d'-1 m2. La section totale de passage de la partie horizontale de la paroi supérieure est environ de 6 m2. Cette estimation totale est valable pour la paroi supérieure 150. La paroi inférieure 151 n'étant pas traversée par les échangeurs 25 dédiés à l'évacuation de la puissance résiduelle, seuls les ajours 15100 sont réalisés dans la partie horizontale 1510 de cette paroi. Ces ajours 15100 ont de préférence un diamètre hydraulique équivalent aux autres ajours, soit un diamètre d'environ 0,10 m. Le nombre de ces ajours 15100 est de préférence tel que leur section totale soit au moins égale (en ordre de grandeur) à la section totale créée par le jeu fonctionnel j3 autour des échangeurs 25 d'évacuation de puissance résiduelle. 28 Dans le mode de réalisation illustré, cette section étant de l'ordre de 1 m2, on prévoit au minimum une vingtaine d'ajours 15100 sous chaque échangeur 25 dédié à l'évacuation de puissance résiduelle.

Quoi qu'il en soit, la section de passage à travers les parois ajourées 150, 151 est en ordre de grandeur, satisfaisante pour toutes les conditions différentes de fonctionnement suivantes : o elle doit être suffisamment grande pour que les parois 150, 151 ne subissent pas d'effort mécanique trop important en cas d'arrêt total inopiné d'un groupe de pompage 30 ou 31 lorsque ces deux groupes sont indépendants mécaniquement (découplés). En effet, pour un réacteur d'une puissance nominale de l'ordre de 3600MW, le débit de sodium en fonctionnement normal est de l'ordre environ de 22,5 m3/s. Ainsi par exemple, en cas d'arrêt inopiné d'un groupe de pompage 30 ou 31 alimentant les échangeurs intermédiaires 16, lorsque ces deux groupes sont indépendants mécaniquement, une partie du débit sodium continue à circuler dans les échangeurs intermédiaires 16 et l'autre partie à travers les jeux j1, j2, j3 entre composants 3, 16, 25, 13 et parois 150, 151. La répartition entre les deux débits est fonction des pertes de charge relatives entre les échangeurs intermédiaires 16 et les deux parois 150, 151. Une estimation de ces pertes de charge conduit potentiellement à environ 70% du débit passant par les jeux j2, j3 soit environ 16 m3/s. La vitesse moyenne entre les ajours des parois 150, 151 et les composants est donc de 2,7m/s. Cette vitesse est faible 29 et ne conduit pas à des efforts mécaniques importants sur les parois 150, 151, o elle est suffisamment grande pour ne pas casser la stratification thermique, c'est-à-dire conserver un profil de température vertical et des températures la plus élevée et la moins élevée qui puissent toujours être corrigé en fonctionnement normal par asservissement des pompes et maintenu en fonctionnement d'arrêt, o en fonctionnement normal, pour limiter les débits parasites au travers les trous, le diamètre hydraulique doit être faible. Les sections de passage dans les parois 150, 151 sont de préférence de forme très allongée avec une largeur d'environ 5 cm. Dans ce cas, le diamètre hydraulique est sensiblement égal à deux fois la largeur soit 10 cm. Avec un tel diamètre rapporté au diamètre d'une cuve d'un réacteur selon l'invention d'environ 15 m, la valeur relative du diamètre hydraulique est donc égal à environ 0,1/15 soit moins de 0,7 %. La figure 6 présente un mode de réalisation optimisé pour mesurer le gradient thermique dans l'espace interne entre parties horizontales 1500, 1510 de paroi 150, 151. Les moyens d'acquisition de température représentés sont constitué ici d'une ou plusieurs perches 6 immergée(s) dans le sodium et traversant les deux parties horizontales 1500, 1510 des deux parois 150, 151. Sur cette (ces) perche(s) 6 sont disposés des thermocouples 60 destinés à connaître la température du sodium à différentes altitudes dans la zone interne de hauteur H entre parois 150, 151. La 30 connaissance du profil vertical de température associée à un traitement numérique, permet de suivre l'évolution du gradient thermique et d'asservir le débit de sodium traversant le coeur 11 au débit de celui traversant les échangeurs intermédiaires 16. En fonctionnement normal, on vise, comme vu précédemment, à ce que ces deux débits soient identiques. Dans ces conditions, la zone de hauteur H entre les deux parois 150, 151, constitue une zone sans écoulement ou avec des écoulements à faible vitesse permettant l'établissement d'une stratification thermique. C'est cette stratification thermique qui fait office de séparation entre les deux collecteurs chaud 12 et froid 14. La mesure de cette stratification thermique par les thermocouples ou sondes thermiques 60 fixées à différentes altitudes à la (aux) perche(s) ou par un autre procédé, permet en cas échéant d'ajuster le débit relatif entre le débit traversant le coeur 11 et le débit traversant les échangeurs intermédiaires 16. Comme montré en figure 5, on peut alors utiliser comme moyen d'ajustement de ces débits la rétractation des aubes de l'un des deux rouets 30, 31 d'une pompe 3. L'efficacité de la stratification thermique peut être évaluée par le nombre de Richardson défini par l'équation suivante : Ri = g (Op/ p) H / Vz Où . -g est l'accélération de la pesanteur ; 31

-Op/ p est la variation relative de densité ; - AP = P fro P chaud ; - p froid est la masse volumique du fluide froid ; chaud est la masse volumique du fluide chaud ; est la masse volumique moyenne des fluides - H est une dimension caractéristique du volume, typiquement la hauteur du volume, - V est la vitesse d'arrivée du fluide dans le volume.

10 Le nombre de Richardson Ri caractérise ainsi le rapport entre les forces de densité ou gravitationnelles (Op g H) avec les forces d'inertie (p V2). Si les forces d'inertie sont plus importantes que les forces gravitationnelles, Ri sera inférieur à 15 l'unité et la convection forcée l'emporte, il n'y a pas de stratification. Si les forces gravitationnelles sont plus importantes que les forces d'inertie, Ri sera supérieur à l'unité, ce qui signifie qu'il y a une stratification qui s'établit à l'intérieur du volume.

20 Dans un volume comprenant des entrées et des sorties de liquide chaud et froid, on considère qu'il y a stratification si le nombre adimensionnel de Richardson est supérieur à l'unité. Dans le cas particulier étudié, le volume à 25 considérer est l'espace de hauteur H situé entre les deux parties horizontales 1500, 1510 des parois 150, 151. Puisqu'en fonctionnement normal, les débits traversant le coeur 11 et les échangeurs intermédiaires 16 sont égaux, il n'y a pas de débit dans cet espace de 30 hauteur H, donc les vitesses sont nulles. En réalité, il peut y avoir de faible débit car les deux parois - p - p 32 étant ajourées par l'intermédiaire des jeux fonctionnels j1, j2, j3, il apparaît de faibles vitesses d'écoulement à travers lesdits jeux. Evaluation du nombre de Richardson Ri dans un réacteur 5 selon l'invention : Puissance du réacteur : 3600 MW. Température entrée coeur (température froide) . - 390°C. Température sortie coeur (température chaude) . - 540°C. Débit nominal sodium- 22,5 m3/s. chaud : - 821 kg/m3. froid : - 857 kg/m3. densité . - 4,3%. Dimension relative du volume (correspondant à la 15 hauteur H entre les deux parois 150, 151) . - 2 m. Section de passage dans présence des jeux j1, j2, Si on estime débit temporaire de 10% 20 coeur 11 et celui traversant les échangeurs intermédiaires 16, ceci signifie qu'il y a potentiellement un débit de 10% du débit nominal qui passent par les jeux fonctionnels j1, j2, j3 soit environ 2,25 m3/s.

25 Avec une section d'environ 6 m2, la vitesse est donc environ égale à 0,37 es. Dans ces conditions, le nombre de Richardson Ri est de sensiblement égal à 6. Ce nombre étant supérieur à l'unité, l'écoulement dans l'espace 30 entre parois 150, 151 de hauteur H est bien stratifié.

10 Masse volumique du Na Masse volumique du Na Variation relative de Accélération de la pesanteur : 9,81 m/s2. les parois 150, 151 dues à la j3 . - 6 m2. un déséquilibre important de entre le débit traversant le 33 La mesure du niveau de cette stratification permet donc de réajuster les débits relatifs entre celui à travers le coeur 11 et celui à travers les échangeurs intermédiaires 16 par la régulation appropriée, de préférence par la rétraction des aubes d'un des rouets 30, 31. Cette régulation appropriée peut aussi être réalisée par un moyen de pompage supplémentaire prévu dans le tore 21 pour aspirer une partie du sodium provenant des échangeurs intermédiaires 16. La figure 7 représente un agencement préféré de la pompe 3 à deux rouets 30, 31 selon l'invention avec son moteur d'entraînement 33 et le mécanisme de déplacement axial 34 de l'arbre 320 de rétractation de aubes du rouet. Dans cet agencement, le moteur d'entraînement 33 de la ligne d'arbres est agencé au dessus de la dalle de fermeture 24 du réacteur et le mécanisme de commande de déplacement axial 34 pour rétracter les aubes est agencé lui-même au dessus du moteur d'entraînement 33. Pour des raisons de simplification de ce mécanisme, on peut utiliser un mécanisme éprouvé du type vis-écrou ou vérin hydraulique. Egalement pour des raisons de simplification de son montage, on peut agencer l'arbre 320 au centre de l'arbre entraîné en rotation par le moteur 33. Un réacteur SFR de type intégré selon le projet EFR à l'étude, selon la demande de brevet WO 2010/0557720 est susceptible de présenter un diamètre de la cuve de l'ordre de 17 à 18 m.

34 Un réacteur SFR de même puissance que le projet EFR à l'étude, mais dont l'architecture est basée sur la présente invention (représenté en figure 1) comprenant un nombre de six échangeurs intermédiaires 16, six second échangeurs 25 et trois pompes rotodynamiques centrifuges 3 à double-rouet 30, 31 est susceptible de présenter un diamètre de cuve compris entre 15 et 16 m. D'autres améliorations peuvent être apportées sans pour l'invention. autant sortir du cadre de Ainsi, par exemple, si le mode de réalisation illustré prévoit avantageusement, pour un moyen de pompage donné 3, une pompe à double rouet pour réaliser le pompage de la zone chaude 12 vers la zone froide (rouet 30) et le pompage de la zone froide 14 vers la zone chaude (rouet 31), on peut tout aussi prévoir deux pompes distinctes, c'est-à-dire qui ne sont pas couplées l'une à l'autre dans leur régime de fonctionnement. Dans un tel mode, on conserve la communication fluidique de l'entrée de la pompe faisant circuler le sodium primaire de la zone chaude vers la zone froide avec le tore selon l'invention.25

Claims

REVENDICATIONS1. Réacteur nucléaire SFR de type intégré, comprenant une cuve (13) adaptée pour être remplie de sodium et à l'intérieur de laquelle sont agencés un coeur (11), des moyens de pompage pour faire circuler le sodium primaire, des premiers échangeurs (16) de chaleur, dits échangeurs intermédiaires, adaptés pour évacuer la puissance produite par le coeur en fonctionnement normal des seconds échangeurs (25) de chaleur adaptés pour évacuer la puissance résiduelle produite par le coeur à l'arrêt lorsque les moyens de pompage sont également à l'arrêt, un dispositif de séparation délimitant une zone chaude (12) et une zone froide (14) dans la cuve, comprenant : - un dispositif de séparation constitué de deux parois (150, 151) chacune avec une partie sensiblement verticale (1501, 1511) agencée en entourant le coeur et une partie sensiblement horizontale (1500, 1510), les parties sensiblement horizontales étant séparées l'une de l'autre d'une hauteur (H) et l'espace délimité au dessus de la partie horizontale (1500) de la paroi supérieure (150) formant la zone chaude tandis que l'espace délimité en dessous de la partie horizontale (1510) de la paroi inférieure (151) forme la zone froide et les parties sensiblement horizontales (1500, 1510) sont agencées avec jeux (j1) par rapport à la cuve, - des échangeurs intermédiaires (16) agencés sensiblement verticalement avec jeux (j2) dans des premiers ajours pratiqués dans chaque partie 36 horizontale de paroi du dispositif de séparation de manière à localiser leurs fenêtres de sortie (18) en dessous de la partie horizontale de la paroi inférieure, - des moyens (3) de pompage à débit variable divisés en deux groupes en série hydraulique, l'un (31) agencé en dessous de la partie horizontale de la paroi inférieure pour faire circuler le sodium de la zone froide vers la zone chaude en traversant le coeur, l'autre (30) pour faire circuler le sodium de la zone chaude vers la zone froide en traversant les échangeurs intermédiaires, - des moyens d'acquisition de température (6, 60) agencés dans l'espace délimité entre les parties horizontales (1500, 1510) des deux parois en étant répartis selon un axe sensiblement vertical pour déterminer en temps réel la stratification thermique dans cet espace, - des moyens d'asservissement reliés d'une part aux moyens d'acquisition de température et d'autre part aux deux groupes de pompage, pour modifier si nécessaire le débit d'au moins un groupe de pompage afin de maintenir un niveau satisfaisant de stratification en fonctionnement normal, - des seconds échangeurs agencés sensiblement verticalement au dessus de la zone froide (14), - des moyens pour permettre la convection naturelle du sodium primaire depuis les seconds échangeurs vers la zone froide lorsque le coeur et les moyens de pompage sont également à l'arrêt, 37 réacteur dans lequel l'ensemble des jeux (j1, j2) et la hauteur (H) entre les parties horizontales (1500, 1510) des deux parois du dispositif de séparation sont préalablement déterminés pour, en fonctionnement normal, reprendre les déplacements différentiels entre les parois (150, 151), échangeurs (16, 25) et cuve (13) et pour permettre d'établir en fonctionnement normal une stratification thermique du sodium primaire dans l'espace délimité entre les parties horizontales des deux parois (150, 151) et pour, en cas d'arrêt inopiné d'un seul groupe de pompage, limiter les efforts mécaniques subis par les parois dus à la partie du débit de sodium primaire passant dans lesdits jeux, caractérisé en ce que : - les fenêtres de sortie (18) des échangeurs intermédiaires (16) sont entourées chacune dans une enveloppe (20) en communication fluidique avec un conduit conformé en tore (21), - le groupe de pompage (30) pour faire circuler le sodium de la zone chaude (12) vers la zone froide (14) à travers les échangeurs intermédiaires (16) a également chacune de ses entrées en communication fluidique avec le tore, de sorte que le sodium primaire provenant de la zone chaude et sortant des échangeurs intermédiaires circule à travers le tore pour être dirigé vers la zone froide par ledit groupe de pompage.
2. Réacteur nucléaire SFR de type intégré selon la revendication 1, dans lequel les deux groupes 38 de pompage à débit variable en série hydraulique sont mécaniquement indépendants et sont constitués chacun de pompes rotodynamiques, dont l'arbre d'entraînement s'étend verticalement sur la hauteur de la cuve (13) en traversant la dalle de fermeture (24) et les parties horizontales (1500, 1501) des deux parois (150, 151) du dispositif de séparation agencés sensiblement verticalement avec jeux (j2), les jeux entre le supportage (321) des pompes et les deux parois du dispositif de séparation étant également préalablement déterminés pour, en fonctionnement normal, reprendre les déplacements différentiels entre eux et la cuve (13) et pour permettre d'établir en fonctionnement normal une stratification thermique du sodium primaire dans l'espace délimité entre les parties horizontales des deux parois (150, 151) et pour, en cas d'arrêt inopiné d'un groupe de pompage, limiter les efforts mécaniques subis par les parois dus à la partie du débit de sodium primaire passant dans lesdits jeux.
3. Réacteur nucléaire SFR de type intégré selon la revendication 1, dans lequel les deux groupes de pompage à débit variable en série hydraulique sont mécaniquement dépendants et sont constitués d'au moins une pompe rotodynamique (3) centrifuge à double-rouet dont un premier rouet (30) agencé avec son entrée (300) pour aspirer axialement le sodium primaire dans le tore (21) et sa sortie (301) pour refouler le sodium primaire dans la zone froide (14) et le deuxième rouet (31), monté sur la même ligne d'arbre d'entraînement que le premier rouet, et agencé avec son entrée (310) 39 pour aspirer le sodium primaire dans la zone froide et sa sortie (311) pour refouler vers le coeur.
4. Réacteur nucléaire SFR de type intégré selon la revendication 3, comprenant au moins un moyen pour ajuster le débit de sodium primaire à travers le coeur par rapport au débit à travers les échangeurs intermédiaires, indépendamment l'un de l'autre et de la vitesse de rotation de la ligne d'arbre d'entraînement des deux rouets.
5. Réacteur nucléaire SFR de type intégré selon la revendication 4, dans lequel le(s) moyen(s) d'ajustement de débit consiste(nt) en un(des) moyen(s) de pompage supplémentaire(s), distinct(s) de la (des) pompe(s) électromécanique à deux rouets, et dont l'(leur) entrée est(sont) en communication fluidique avec le tore, la somme des débits de sodium primaire fournis par le(les) moyen(s) de pompage supplémentaire(s) et le rouet (30) de la pompe à double-rouet étant approximativement égale au débit traversant les échangeurs intermédiaires.
6. Réacteur nucléaire SFR de type intégré selon la revendication 5, dans lequel le(s) moyen(s) de pompage supplémentaire(s) est (sont) constitué (s) par une pompe rotodynamique et/ou une pompe électromagnétique.
7. Réacteur nucléaire SFR de type intégré selon la revendication 4, dans lequel : 40 - la ligne d'arbre d'entraînement (32) des deux rouets de la pompe comprend au moins deux arbres coaxiaux aptes à être déplacés axialement l'un par rapport à l'autre, l'extrémité inférieure de l'un des arbres (320) supportant au moins une partie des aubes d'un rouet tandis que l'extrémité inférieure de l'autre des arbres (321) supporte l'autre partie du rouet ; - le(s) moyen(s) d'ajustement de débit consiste(nt) en l'arbre d'entraînement à l'extrémité inférieure de laquelle la au moins une partie des aubes d'un rouet est fixée, dont le déplacement axial par rapport à l'autre arbre d'entraînement permet la rétractation de la au moins une partie des aubes.
8. Réacteur nucléaire SFR de type intégré selon la revendication 7, dans lequel le mécanisme de commande (34) de déplacement de l'arbre permettant la rétraction de la au moins une partie des aubes d'un rouet est agencé au dessus du moteur d'entraînement (33) de la ligne d'arbres lui-même agencé au dessus de la dalle de fermeture (24).
9. Réacteur nucléaire SFR de type intégré selon la revendication 8, comprenant un nombre de six échangeurs intermédiaires (16), six second échangeurs (25) et trois pompes rotodynamiques centrifuges (3) à double-rouet (30, 31).