FR3080704A1 - NUCLEAR REACTOR COMPRISING AN ANNULAR CHANNEL - Google Patents

NUCLEAR REACTOR COMPRISING AN ANNULAR CHANNEL Download PDF

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FR3080704A1
FR3080704A1 FR1853735A FR1853735A FR3080704A1 FR 3080704 A1 FR3080704 A1 FR 3080704A1 FR 1853735 A FR1853735 A FR 1853735A FR 1853735 A FR1853735 A FR 1853735A FR 3080704 A1 FR3080704 A1 FR 3080704A1
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Antony Woaye-Hune
Olivier Bernard
Florent Mathon
Mathieu Reynard
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Areva NP SAS
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Framatome SA
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Abstract

L'invention concerne un réacteur nucléaire, comprenant : - une cuve contenant un fluide, la cuve définissant un volume intérieur ; - un cœur comprenant du combustible nucléaire, le cœur étant agencé dans le volume intérieur de la cuve ; - au moins une pompe propre à faire circuler le fluide à travers le cœur ; et - au moins une tuyauterie (22) comportant une entrée et une sortie pour la circulation du fluide. Le réacteur nucléaire comprend en outre un canal annulaire (42) définissant une boucle fermée de circulation du fluide. La ou chaque pompe est connectée fluidiquement en amont du canal annulaire (42) par au moins l'une des tuyauteries (22). Le canal annulaire (42) est situé en amont du cœur. Le canal annulaire (42) présente une restriction de passage du fluide (46) à la sortie de la ou chaque tuyauterie (22).The invention relates to a nuclear reactor, comprising: - a vessel containing a fluid, the vessel defining an interior volume; - a heart comprising nuclear fuel, the heart being arranged in the interior volume of the vessel; - At least one clean pump to circulate the fluid through the heart; and - at least one pipe (22) comprising an inlet and an outlet for the circulation of the fluid. The nuclear reactor further comprises an annular channel (42) defining a closed fluid circulation loop. The or each pump is fluidically connected upstream of the annular channel (42) by at least one of the pipes (22). The annular channel (42) is located upstream of the core. The annular channel (42) has a fluid passage restriction (46) at the outlet of the or each pipe (22).

Description

Réacteur nucléaire comprenant un canal annulaireNuclear reactor including an annular channel

La présente invention concerne un réacteur nucléaire comprenant une cuve contenant un fluide, la cuve définissant un volume intérieur ; un cœur comprenant du combustible nucléaire, le cœur étant agencé dans le volume intérieur de la cuve ; au moins une pompe propre à faire circuler le fluide à travers le cœur et au moins une tuyauterie comportant une entrée et une sortie pour la circulation du fluide.The present invention relates to a nuclear reactor comprising a vessel containing a fluid, the vessel defining an interior volume; a core comprising nuclear fuel, the core being arranged in the interior volume of the vessel; at least one pump capable of circulating the fluid through the heart and at least one piping comprising an inlet and an outlet for the circulation of the fluid.

En particulier, le réacteur nucléaire est un réacteur nucléaire à neutrons rapides. Par « neutrons rapides », on entend des neutrons qui ne sont pas modérés, par opposition aux neutrons thermiques ralentis par exemple par de l’eau dans les réacteurs à eau pressurisée classiques. Le fluide caloporteur utilisé pour extraire la puissance du cœur est, en particulier, du sodium liquide.In particular, the nuclear reactor is a fast neutron nuclear reactor. By "fast neutrons" is meant neutrons which are not moderate, as opposed to thermal neutrons slowed down for example by water in conventional pressurized water reactors. The heat transfer fluid used to extract power from the heart is, in particular, liquid sodium.

On connaît des réacteurs nucléaires du type précité, dans lesquels le sodium liquide recircule de manière cyclique dans la cuve afin d’extraire la chaleur du cœur. La cuve est séparée en deux zones, à savoir un collecteur froid et un collecteur chaud. Les pompes prélèvent le sodium liquide à partir du collecteur froid et l’injectent directement dans le cœur en passant par un sommier soutenant le cœur. Le sodium liquide se réchauffe au contact du cœur et débouche dans le collecteur chaud. Le sodium chaud échange sa chaleur avec un circuit secondaire et recircule dans le collecteur froid. La chaleur extraite par le circuit secondaire est transformée en électricité dans le circuit tertiaire au moyen, entre autres, d’une turbine.Nuclear reactors of the aforementioned type are known, in which the liquid sodium recirculates cyclically in the vessel in order to extract the heat from the heart. The tank is separated into two zones, namely a cold collector and a hot collector. The pumps take the liquid sodium from the cold collector and inject it directly into the heart through a box spring supporting the heart. The liquid sodium heats up on contact with the heart and opens into the hot collector. The hot sodium exchanges its heat with a secondary circuit and recirculates in the cold collector. The heat extracted by the secondary circuit is transformed into electricity in the tertiary circuit using, among other things, a turbine.

Ainsi, plusieurs tuyauteries connectent directement les pompes au sommier. Le sodium est injecté radialement dans le sommier et remonte vers le cœur. En cas de rupture accidentelle d’une de ces tuyauteries, une partie du débit injecté par les tuyauteries non affectées est détournée au travers de la brèche de la tuyauterie accidentée et retourne directement dans le collecteur froid au lieu de traverser le cœur. Le débit traversant le cœur est alors réduit et donc la chaleur extraite du cœur également.Thus, several pipes directly connect the pumps to the box spring. The sodium is injected radially into the box spring and goes up towards the heart. In the event of accidental rupture of one of these pipes, part of the flow injected by unaffected pipes is diverted through the breach of the damaged pipe and returns directly to the cold collector instead of passing through the heart. The flow through the heart is then reduced and therefore the heat extracted from the heart also.

Ceci conduit, de manière connue, à surdimensionner le nombre de pompes nécessaires afin de garantir un débit suffisant à travers le cœur garantissant l’intégrité du réacteur nucléaire.This leads, in known manner, to oversize the number of pumps necessary in order to guarantee a sufficient flow through the core guaranteeing the integrity of the nuclear reactor.

Toutefois, ce surdimensionnement entraîne des coûts de construction importants et complexifie la structure interne du réacteur nucléaire.However, this oversizing entails significant construction costs and complicates the internal structure of the nuclear reactor.

Le but de l’invention est donc de proposer un réacteur nucléaire dans lequel, en cas de rupture accidentelle d’une tuyauterie d’alimentation du cœur, le débit détourné du cœur est réduit afin de permettre une structure interne moins complexe tout en garantissant un niveau de sûreté équivalent et en limitant les pertes de charge.The object of the invention is therefore to propose a nuclear reactor in which, in the event of an accidental rupture of a supply pipe of the heart, the diverted flow of the heart is reduced in order to allow a less complex internal structure while guaranteeing a equivalent level of safety and limiting pressure losses.

A cet effet, l’invention a pour objet un réacteur nucléaire du type précité, le réacteur comprenant le réacteur nucléaire comprend en outre un canal annulaire définissant une boucle fermée de circulation du fluide, la ou chaque pompe étant connectée fluidiquement en amont du canal annulaire par au moins l’une des tuyauteries, le canal annulaire étant situé en amont du cœur, le canal annulaire présentant une restriction de passage du fluide à la sortie de la ou chaque tuyauterie.To this end, the subject of the invention is a nuclear reactor of the aforementioned type, the reactor comprising the nuclear reactor further comprises an annular channel defining a closed loop for circulation of the fluid, the or each pump being fluidly connected upstream of the annular channel by at least one of the pipes, the annular channel being located upstream of the heart, the annular channel having a restriction of passage of the fluid at the outlet of the or each pipe.

Un tel canal annulaire permet une circulation rapide du fluide en rotation dans le canal annulaire. En cas de brèche, le fluide présent dans le canal annulaire génère une aspiration au niveau de la sortie de la tuyauterie affectée. En particulier, la restriction de passage du fluide conduit à une accélération locale du fluide et à une diminution importante de la pression statique du fluide par effet Venturi. La différence de pression statique entre le fluide dans le canal annulaire et la pression statique à la sortie de la brèche est donc fortement diminuée ce qui conduit à une réduction du débit détourné par la brèche. Le canal annulaire présente une structure simple et entraîne des faibles pertes de charge.Such an annular channel allows rapid circulation of the rotating fluid in the annular channel. In the event of a breach, the fluid present in the annular channel generates a suction at the outlet of the affected piping. In particular, the restriction of passage of the fluid leads to a local acceleration of the fluid and to a significant reduction in the static pressure of the fluid by the Venturi effect. The difference in static pressure between the fluid in the annular channel and the static pressure at the outlet of the breach is therefore greatly reduced, which leads to a reduction in the flow diverted by the breach. The annular channel has a simple structure and causes low pressure losses.

Suivant des modes particuliers de réalisation, le réacteur nucléaire comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :According to particular embodiments, the nuclear reactor includes one or more of the following characteristics:

- le fluide est du sodium liquide et dans lequel la ou chaque pompe est agencée dans le volume intérieur de la cuve ;- The fluid is liquid sodium and in which the or each pump is arranged in the interior volume of the tank;

- le réacteur nucléaire comprend au maximum deux pompes propres à faire circuler le fluide à travers le cœur ;- The nuclear reactor includes a maximum of two pumps capable of circulating the fluid through the heart;

- chaque pompe est connectée au canal annulaire par au moins deux tuyauteries ;- each pump is connected to the annular channel by at least two pipes;

- le réacteur nucléaire comprend un sommier supportant le cœur, le sommier comportant une virole extérieure, le canal annulaire étant agencé dans le volume intérieur défini par la virole extérieure ;- The nuclear reactor comprises a box spring supporting the core, the bed base comprising an external ring, the annular channel being arranged in the internal volume defined by the external ring;

- la dimension transversale maximale de la virole extérieure est supérieure à la dimension transversale maximale du cœur ;- The maximum transverse dimension of the outer shell is greater than the maximum transverse dimension of the heart;

- le sommier comprend une virole intérieure poreuse propre à être traversée par le fluide et disposée dans le volume intérieur défini par la virole extérieure, le canal annulaire étant défini par le volume entre la virole extérieure et la virole intérieure, la virole intérieure définissant un volume intérieur placé en aval du canal annulaire et en amont du cœur ;- the base includes a porous inner ferrule capable of being traversed by the fluid and disposed in the interior volume defined by the exterior ferrule, the annular channel being defined by the volume between the exterior ferrule and the interior ferrule, the interior ferrule defining a volume interior placed downstream of the annular canal and upstream of the heart;

- le rapport entre la dimension transversale maximale de la virole extérieure et la dimension transversale maximale de la virole intérieure est compris entre 120 % et 150% ;- The ratio between the maximum transverse dimension of the outer shell and the maximum transverse dimension of the inner shell is between 120% and 150%;

- la virole intérieure présente une porosité surfacique comprise entre 10 % et % ;- the inner shell has a surface porosity of between 10% and%;

- la virole intérieure comprend des trous, chaque trou présentant une forme de canal longiligne s’étendant selon un axe formant un angle compris entre 0 ° et 45 ° avec la normale de la virole intérieure ;- the inner ferrule includes holes, each hole having the shape of a long channel extending along an axis forming an angle between 0 ° and 45 ° with the normal of the inner ferrule;

- le réacteur nucléaire comprend, pour la ou chaque tuyauterie, un déflecteur placé en sortie de ladite tuyauterie orientant le fluide tangentiellement au canal annulaire dans un plan de section horizontale ;- The nuclear reactor comprises, for the or each pipe, a deflector placed at the outlet of said pipe directing the fluid tangentially to the annular channel in a plane of horizontal section;

- pour la ou chaque tuyauterie, le tronçon de ladite tuyauterie débouchant sur le canal annulaire s’étend selon un axe principal, l’axe principal présentant un angle d’incidence par rapport à la normale au canal annulaire compris entre 30 ° et 90 ° ;- For the or each pipe, the section of said pipe leading to the annular channel extends along a main axis, the main axis having an angle of incidence relative to the normal to the annular channel of between 30 ° and 90 ° ;

- le réacteur nucléaire comprend, pour la ou chaque tuyauterie, un coude placé en sortie de ladite tuyauterie dans le canal annulaire et orientant avantageusement le fluide tangentiellement au canal annulaire dans un plan de section horizontale.- The nuclear reactor comprises, for the or each piping, an elbow placed at the outlet of said piping in the annular channel and advantageously orienting the fluid tangentially to the annular channel in a plane of horizontal section.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, donnée uniquement à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the detailed description which follows, given only for information and in no way limitative, with reference to the appended figures, among which:

- la figure 1 est une représentation schématique simplifiée d’un réacteur nucléaire selon l’invention ;- Figure 1 is a simplified schematic representation of a nuclear reactor according to the invention;

- la figure 2 est une coupe horizontale du sommier du réacteur nucléaire de la figure 1 ;- Figure 2 is a horizontal section of the bed of the nuclear reactor of Figure 1;

- la figure 3 est une coupe horizontale du sommier du réacteur nucléaire de la figure 1 selon un mode de réalisation différent de la figure 2 ;- Figure 3 is a horizontal section of the bed of the nuclear reactor of Figure 1 according to an embodiment different from Figure 2;

- la figure 4 est une coupe horizontale du sommier du réacteur nucléaire de la figure 1 selon un mode de réalisation différent des figures 2 et 3.FIG. 4 is a horizontal section of the bed of the nuclear reactor of FIG. 1 according to an embodiment different from FIGS. 2 and 3.

Dans tout ce qui suit, les termes «amont», «aval», «entrée» et «sortie» s’entendent généralement par rapport au sens de circulation du fluide en fonctionnement normal du réacteur nucléaire. Ainsi, un premier composant en amont d’un deuxième composant est traversé d’abord par le fluide qui circule ensuite à travers le deuxième composant.In what follows, the terms "upstream", "downstream", "inlet" and "outlet" are generally understood with respect to the direction of circulation of the fluid in normal operation of the nuclear reactor. Thus, a first component upstream of a second component is first traversed by the fluid which then flows through the second component.

Un réacteur nucléaire 10 est représenté sur la figure 1.A nuclear reactor 10 is shown in FIG. 1.

Le réacteur nucléaire 10 comprend avantageusement un circuit primaire 12, un circuit secondaire 13 et un circuit tertiaire 14.The nuclear reactor 10 advantageously comprises a primary circuit 12, a secondary circuit 13 and a tertiary circuit 14.

Comme visible sur la figure 1, le réacteur nucléaire 10 comprend une cuve 16, un cœur 18, au moins une pompe primaire 20 et au moins une tuyauterie primaire 22.As can be seen in FIG. 1, the nuclear reactor 10 comprises a tank 16, a core 18, at least one primary pump 20 and at least one primary pipe 22.

Le réacteur nucléaire 10 comprend, avantageusement, un échangeur intermédiaire 23. Avantageusement, le circuit primaire 12 comprend, en outre, un sommier 24 supportant le cœur 18.The nuclear reactor 10 advantageously comprises an intermediate exchanger 23. Advantageously, the primary circuit 12 further comprises a bed base 24 supporting the core 18.

La cuve 16, le cœur 18, l’au moins une pompe primaire 20, l’au moins une tuyauterie primaire 22 et avantageusement l’échangeur intermédiaire 23 et le sommier 24 composent le circuit primaire 12.The tank 16, the core 18, the at least one primary pump 20, the at least one primary pipe 22 and advantageously the intermediate exchanger 23 and the bed base 24 make up the primary circuit 12.

La cuve 16 définit un volume intérieur. Avantageusement, le réacteur nucléaire 10 est de type intégré. Par « intégré >>, on entend que l’ensemble des composants du circuit primaire 12 sont contenus dans le volume intérieur de la cuve 16.The tank 16 defines an interior volume. Advantageously, the nuclear reactor 10 is of the integrated type. By "integrated" is meant that all of the components of the primary circuit 12 are contained in the interior volume of the tank 16.

En variante, le réacteur nucléaire 10 est un réacteur à boucle dans lequel une partie des composants du circuit primaire 12 sont situés à l’extérieur du volume intérieur de la cuve 16.As a variant, the nuclear reactor 10 is a loop reactor in which part of the components of the primary circuit 12 are located outside the interior volume of the vessel 16.

La cuve 16 présente avantageusement une forme de surface de révolution autour d’un axe principal vertical A-A’. En particulier, la cuve 16 comprend une calotte sphérique 26, une partie cylindrique 28 et un couvercle de cuve 30 placés respectivement de bas en haut selon l’axe A-A’.The tank 16 advantageously has a shape of surface of revolution around a vertical main axis A-A ’. In particular, the tank 16 comprises a spherical cap 26, a cylindrical part 28 and a tank cover 30 placed respectively from bottom to top along the axis A-A ’.

On entend par «cylindre», une surface obtenue par la réunion de toutes les droites ayant même direction, appelées génératrices, et coupant une courbe donnée, appelée directrice. Avantageusement, la directrice de la partie cylindrique 28 présente une forme de cercle et l’axe A-A’ est l’axe central de la partie cylindrique 28.“Cylinder” is understood to mean a surface obtained by the union of all the lines having the same direction, called generatrices, and intersecting a given curve, called the director. Advantageously, the director of the cylindrical part 28 has a circle shape and the axis A-A ’is the central axis of the cylindrical part 28.

La cuve 16 contient un fluide primaire.The tank 16 contains a primary fluid.

Le fluide primaire est avantageusement un fluide caloporteur propre à transporter de la chaleur.The primary fluid is advantageously a heat transfer fluid capable of transporting heat.

Le fluide primaire est avantageusement du sodium liquide.The primary fluid is advantageously liquid sodium.

En variante, le fluide primaire est de l’eau, du plomb fondu ou de l’hélium.Alternatively, the primary fluid is water, molten lead, or helium.

Le volume intérieur de la cuve 16 est séparé en deux parties par une paroi dite redan 32. La partie inférieure est dite collecteur froid 34 et la partie supérieure de la cuve 16 est dite collecteur chaud 36. « Supérieur » et « inférieur » sont définis par rapport à l’axe A-A’.The internal volume of the tank 16 is separated into two parts by a wall called a step 32. The lower part is called the cold collector 34 and the upper part of the tank 16 is called the hot collector 36. "Upper" and "lower" are defined with respect to the axis A-A '.

La cuve 16 est disposée à l’intérieur d’un bâtiment réacteur en béton, non représenté.The vessel 16 is arranged inside a concrete reactor building, not shown.

Le cœur 18 est placé dans le volume intérieur de la cuve 16. En particulier, le cœur 18 traverse le redan 32. Le cœur 18 est donc situé entre le collecteur froid 34 et le collecteur chaud 36.The heart 18 is placed in the interior volume of the tank 16. In particular, the heart 18 crosses the step 32. The heart 18 is therefore located between the cold collector 34 and the hot collector 36.

Le cœur 18 comporte du combustible nucléaire.The core 18 includes nuclear fuel.

En particulier, le cœur 18 comprend une pluralité d’assemblages de combustible nucléaire.In particular, the core 18 comprises a plurality of nuclear fuel assemblies.

Le cœur 18 est propre à être traversé par le fluide primaire. Le fluide primaire est propre à extraire la chaleur produite par le combustible nucléaire. Ainsi, le fluide primaire provenant du collecteur froid 34 est propre à traverser le cœur 18 et à se réchauffer au contact du combustible nucléaire puis à déboucher dans le collecteur chaud 36.The heart 18 is suitable for being traversed by the primary fluid. The primary fluid is able to extract the heat produced by nuclear fuel. Thus, the primary fluid coming from the cold collector 34 is able to pass through the core 18 and to heat up in contact with the nuclear fuel and then to emerge in the hot collector 36.

Le cœur 18 présente avantageusement une forme cylindrique. Avantageusement, la directrice présente une forme de cercle et l’axe A-A’ est l’axe central du cœur 18.The heart 18 advantageously has a cylindrical shape. Advantageously, the director presents a circle shape and the axis A-A ’is the central axis of the heart 18.

La ou chaque pompe primaire 20 est propre à faire circuler le fluide primaire à travers le cœur 18.The or each primary pump 20 is capable of circulating the primary fluid through the heart 18.

Avantageusement, la ou chaque pompe primaire 20 présente une puissance comprise entre 500 kW et 2500 kW, en particulier entre 500 kW et 1000 kW.Advantageously, the or each primary pump 20 has a power between 500 kW and 2500 kW, in particular between 500 kW and 1000 kW.

Avantageusement, la ou chaque pompe primaire 20 est agencée dans le volume intérieur de la cuve 16.Advantageously, the or each primary pump 20 is arranged in the interior volume of the tank 16.

En particulier, chaque pompe primaire 20 est située dans le collecteur froid 34.In particular, each primary pump 20 is located in the cold manifold 34.

La ou chaque pompe primaire 20 est donc placée en amont du sommier 24.The or each primary pump 20 is therefore placed upstream of the bed base 24.

Avantageusement, le réacteur nucléaire 10 comprend au moins deux pompes primaires 20 afin d’assurer un débit de fluide primaire plus important à travers le cœur 18 et une redondance en cas d’incident sur une des pompes primaires 20.Advantageously, the nuclear reactor 10 comprises at least two primary pumps 20 in order to ensure a higher primary fluid flow rate through the core 18 and redundancy in the event of an incident on one of the primary pumps 20.

Dans un mode de réalisation avantageux, le réacteur 10 comprend au maximum deux pompes primaires 20. Ceci permet une réduction des coûts de construction tout en garantissant une sûreté suffisante grâce à l’invention comme cela sera expliqué par la suite.In an advantageous embodiment, the reactor 10 comprises a maximum of two primary pumps 20. This allows a reduction in construction costs while ensuring sufficient safety thanks to the invention as will be explained below.

L’échangeur intermédiaire 23 est un échangeur de chaleur entre le circuit primaire 12 et le circuit secondaire 13.The intermediate exchanger 23 is a heat exchanger between the primary circuit 12 and the secondary circuit 13.

L’échangeur intermédiaire 23 comprend une entrée primaire connectée fluidiquement avec le collecteur chaud 36 et une sortie primaire connectée fluidiquement avec le collecteur froid 34. L’échangeur intermédiaire 23 permet la circulation du fluide primaire de l’entrée primaire à la sortie primaire, le fluide primaire cédant sa chaleur au circuit secondaire 13 en circulant de l’entrée primaire à la sortie primaire.The intermediate exchanger 23 comprises a primary inlet fluidly connected with the hot manifold 36 and a primary outlet fluidly connected with the cold manifold 34. The intermediate exchanger 23 allows the circulation of the primary fluid from the primary inlet to the primary outlet, the primary fluid yielding its heat to the secondary circuit 13 by circulating from the primary inlet to the primary outlet.

L’échangeur intermédiaire 23 comprend, en outre, une entrée secondaire et une sortie secondaire connectées fluidiquement entre elles et séparées fluidiquement du circuit primaire 12.The intermediate exchanger 23 further comprises a secondary inlet and a secondary outlet fluidly connected to each other and fluidly separated from the primary circuit 12.

Le sommier 24 est placé dans le volume intérieur de la cuve16.The bed base 24 is placed in the interior volume of the tank 16.

Le sommier 24 supporte les assemblages du cœur 18 et assure leur positionnement tout en permettant la circulation du fluide primaire à travers le cœur 18.The bed base 24 supports the assemblies of the heart 18 and ensures their positioning while allowing the circulation of the primary fluid through the heart 18.

Le sommier 24 est donc placé en amont du cœur 18.The box spring 24 is therefore placed upstream of the heart 18.

Le sommier 24 comprend une virole extérieure 38.The bed base 24 includes an outer ring 38.

La virole extérieure 38 présente avantageusement une forme cylindrique. Avantageusement, la directrice présente une forme de cercle et l’axe A-A’ est l’axe central de la virole extérieure 38.The outer shell 38 advantageously has a cylindrical shape. Advantageously, the director has a circle shape and the axis A-A ’is the central axis of the outer shell 38.

La virole extérieure 38 présente avantageusement une épaisseur comprise entre 20 mm et 50 mm.The outer shell 38 advantageously has a thickness of between 20 mm and 50 mm.

Avantageusement, la virole extérieure 38 présente un diamètre dans une section transversale à l’axe A-A’ compris entre 5000 mm et 7000 mm.Advantageously, the outer shell 38 has a diameter in a cross section at the axis A-A ’between 5000 mm and 7000 mm.

En particulier, la dimension transversale maximale de la virole extérieure 38 est avantageusement supérieure à la dimension transversale maximale du cœur 18, comme visible sur la figure 1.In particular, the maximum transverse dimension of the outer shell 38 is advantageously greater than the maximum transverse dimension of the heart 18, as visible in FIG. 1.

La virole extérieure 38 définit un volume intérieur.The outer shell 38 defines an interior volume.

Avantageusement, le sommier 24 comprend, en outre, une virole intérieure 40 disposée dans le volume intérieur de la virole extérieure 38.Advantageously, the bed base 24 further comprises an inner ferrule 40 disposed in the interior volume of the outer ferrule 38.

La virole intérieure 40 présente avantageusement une forme cylindrique. Avantageusement, la directrice présente une forme de cercle et l’axe A-A’ est l’axe central de la virole intérieure 40.The inner shell 40 advantageously has a cylindrical shape. Advantageously, the director has a circle shape and the axis A-A ’is the central axis of the inner ring 40.

Avantageusement, la virole inférieure 40 présente un diamètre dans une section transversale à l’axe A-A’ compris entre 3300 mm et 5300 mm.Advantageously, the lower ferrule 40 has a diameter in a cross section at the axis A-A 'of between 3300 mm and 5300 mm.

En particulier, le diamètre de la virole intérieur 40 est inférieur au diamètre de la virole extérieure 38.In particular, the diameter of the inner ferrule 40 is less than the diameter of the outer ferrule 38.

Avantageusement, le rapport entre la dimension transversale maximale de la virole extérieure 38 et la dimension transversale maximale de la virole intérieure 40 est compris entre 120 % et 150 %.Advantageously, the ratio between the maximum transverse dimension of the outer shroud 38 and the maximum transverse dimension of the inner shroud 40 is between 120% and 150%.

La virole intérieure 40 est poreuse fluidiquement. La virole intérieure 40 est donc propre à être traversée par le fluide primaire.The inner shell 40 is fluidly porous. The inner shell 40 is therefore suitable for being traversed by the primary fluid.

La virole intérieure 40 présente avantageusement une forme de grille.The inner shell 40 advantageously has a grid shape.

La virole intérieure 40 comprend des trous 41, chaque trou 41 étant propre à être traversé par le fluide primaire.The inner ferrule 40 includes holes 41, each hole 41 being suitable for the primary fluid to pass through.

Dans un mode de réalisation, comme visible sur les figures 2 et 3, chaque trou 41 présente une forme de canal longiligne s’étendant selon un axe parallèle à la normale de la virole intérieure 40.In one embodiment, as can be seen in FIGS. 2 and 3, each hole 41 has the shape of an elongated channel extending along an axis parallel to the normal of the inner ferrule 40.

Dans une variante avantageuse, comme visible sur la figure 4, chaque trou 41 présente une forme de canal longiligne s’étendant selon un axe formant un angle compris entre 0 ° et 45 ° avec la normale de la virole poreise 40. En particulier, chaque trou 41 est orienté dans la direction de circulation du fluide primaire dans le canal annulaire 42.In an advantageous variant, as can be seen in FIG. 4, each hole 41 has the shape of an elongated channel extending along an axis forming an angle between 0 ° and 45 ° with the normal of the pore ferrule 40. In particular, each hole 41 is oriented in the direction of circulation of the primary fluid in the annular channel 42.

Ainsi, le passage du fluide primaire à travers la virole poreuse 40 s’effectue avec des pertes de charge réduites.Thus, the passage of the primary fluid through the porous shell 40 is carried out with reduced pressure drops.

En particulier, la virole intérieure 40 présente une porosité surfacique comprise entre 10 % et 50 %.In particular, the inner shell 40 has a surface porosity of between 10% and 50%.

La virole intérieure 40 définit un volume intérieur 44. Le volume intérieur 44 de la virole intérieure 40 est connecté fluidiquement au cœur 18. Le volume intérieur 44 est situé immédiatement sous le cœur 18 et communique fluidiquement directement avec le cœur 18.The interior shroud 40 defines an interior volume 44. The interior volume 44 of the interior shroud 40 is fluidly connected to the heart 18. The interior volume 44 is located immediately under the heart 18 and communicates fluidically directly with the heart 18.

Le réacteur nucléaire 10 comprend un canal annulaire 42. Comme visible sur les figures 2 à 4, le canal annulaire 42 définit une boucle fermée de circulation du fluide primaire autour de l’axe A-A’.The nuclear reactor 10 comprises an annular channel 42. As can be seen in FIGS. 2 to 4, the annular channel 42 defines a closed loop for circulation of the primary fluid around the axis A-A ’.

Le canal annulaire est situé en amont du cœur 18.The annular channel is located upstream of the heart 18.

Le canal annulaire 42 est disposé dans le sommier 24. En particulier, le canal annulaire 42 est situé en périphérie du sommier 24.The annular channel 42 is placed in the bed base 24. In particular, the annular channel 42 is located on the periphery of the bed base 24.

La hauteur du canal annulaire 42 selon l’axe A-A’ est comprise entre 50 % et 100 % de la hauteur de la virole intérieure 40.The height of the annular channel 42 along the axis A-A ’is between 50% and 100% of the height of the inner ring 40.

Le volume intérieur 44 est donc placé en aval du canal annulaire 42 et en amont du cœur 18.The internal volume 44 is therefore placed downstream of the annular channel 42 and upstream of the heart 18.

Le canal annulaire 42 est agencé dans le volume intérieur de la virole extérieure 38.The annular channel 42 is arranged in the interior volume of the exterior shell 38.

En particulier, le canal annulaire 42 est défini par le volume situé entre la virole intérieure 40 et la virole extérieure 38.In particular, the annular channel 42 is defined by the volume located between the inner ferrule 40 and the outer ferrule 38.

En variante, le canal annulaire 42 présente une forme torique.Alternatively, the annular channel 42 has a toroidal shape.

La ou chaque pompe primaire 20 est connectée fluidiquement en amont du canal annulaire 42 par au moins l’une des tuyauteries primaires 22.The or each primary pump 20 is fluidly connected upstream of the annular channel 42 by at least one of the primary pipes 22.

La ou chaque tuyauterie primaire 22 est un conduit longiligne propre à faire circuler le fluide primaire.The or each primary pipe 22 is a long, clean conduit for circulating the primary fluid.

La ou chaque tuyauterie primaire 22 comporte une entrée et une sortie pour la circulation du fluide primaire.The or each primary pipe 22 has an inlet and an outlet for the circulation of the primary fluid.

L’entrée de la ou chaque tuyauterie primaire 22 est connectée fluidiquement à la pompe primaire 20 respective. La sortie de la ou chaque tuyauterie primaire 22 est connectée au canal annulaire 42.The inlet of the or each primary pipe 22 is fluidly connected to the respective primary pump 20. The outlet of the or each primary pipe 22 is connected to the annular channel 42.

Sur l’exemple illustré sur les figures 2 et 3, le circuit primaire 12 comprend quatre tuyauteries primaires 22 connectées au canal annulaire 42.In the example illustrated in FIGS. 2 and 3, the primary circuit 12 comprises four primary pipes 22 connected to the annular channel 42.

La ou chaque tuyauterie primaire 22 comprend différents tronçons. Le tronçon raccordé au sommier 24 est avantageusement de forme cylindrique et s’étend selon un axe principal.The or each primary pipe 22 comprises different sections. The section connected to the bed base 24 is advantageously cylindrical in shape and extends along a main axis.

Comme visible sur les figures 2 et 4, la ou chaque tuyauterie primaire 22 est connectée orthogonalement au sommier 24. En particulier, l’axe principal du tronçon raccordé au sommier 24 est confondu avec la normale du sommier 24.As shown in FIGS. 2 and 4, the or each primary pipe 22 is connected orthogonally to the bed base 24. In particular, the main axis of the section connected to the bed base 24 coincides with the normal of the bed base 24.

En variante, comme visible sur la figure 3, pour la ou chaque tuyauterie primaire 22, l’axe principal du tronçon de la tuyauterie 22 débouchant sur le canal annulaire 42 présente avec la normale au canal annulaire 42 un angle d’incidence a non nul, avantageusement compris entre 30 ° et 90 °.As a variant, as can be seen in FIG. 3, for the or each primary pipe 22, the main axis of the section of the pipe 22 opening onto the annular channel 42 has, with the normal to the annular channel 42, a non-zero angle of incidence a , advantageously between 30 ° and 90 °.

Avantageusement, chaque pompe primaire 20 est connectée au sommier 24 par deux tuyauteries primaires 22. Un té ou, en variante, un raccord en forme de Y, non représenté, en sortie de la pompe primaire 20 sépare le fluide primaire sortant de la pompe primaire 20 entre les deux tuyauteries primaire 22.Advantageously, each primary pump 20 is connected to the bed base 24 by two primary pipes 22. A tee or, as a variant, a Y-shaped connection, not shown, at the outlet of the primary pump 20 separates the primary fluid leaving the primary pump 20 between the two primary pipes 22.

La ou chaque tuyauterie primaire 22 présente avantageusement une section transversale circulaire. La ou chaque tuyauterie primaire 22 présente avantageusement un diamètre extérieur compris entre 300 mm et 600 mm.The or each primary pipe 22 advantageously has a circular cross section. The or each primary pipe 22 advantageously has an outside diameter of between 300 mm and 600 mm.

La ou chaque tuyauterie primaire 22 est en un matériau comprenant un matériau métallique, notamment un acier austénitique.The or each primary pipe 22 is made of a material comprising a metallic material, in particular an austenitic steel.

Le canal annulaire 42 présente une restriction de passage 46 du fluide primaire à la sortie de la ou chaque tuyauterie primaire 22.The annular channel 42 has a restriction on the passage 46 of the primary fluid at the outlet from the or each primary pipe 22.

La restriction de passage 46 est une région du canal annulaire 42 présentant une section de passage du fluide primaire inférieure à la section de passage des régions voisines du canal annulaire 42. La section de passage du fluide est définie orthogonalement à la direction de circulation du fluide.The passage restriction 46 is a region of the annular channel 42 having a primary fluid passage section smaller than the passage section of the regions adjacent to the annular channel 42. The fluid passage section is defined orthogonally to the direction of circulation of the fluid .

En particulier, la restriction de passage 46 présente une section de passage du fluide inférieure à 90 % de la section de passage maximale du canal annulaire 42, en particulier inférieure à 50 % de la section de passage maximale du canal annulaire 42.In particular, the passage restriction 46 has a fluid passage section less than 90% of the maximum passage section of the annular channel 42, in particular less than 50% of the maximum passage section of the annular channel 42.

Dans un mode de réalisation avantageux, comme visible sur la figure 2, la ou chaque tuyauterie primaire 22 comprend un déflecteur 48.In an advantageous embodiment, as shown in FIG. 2, the or each primary pipe 22 comprises a deflector 48.

Le déflecteur 48 est situé à la sortie de la tuyauterie primaire 22 respective.The deflector 48 is located at the outlet of the respective primary pipe 22.

Le déflecteur 48 est donc situé en aval de tuyauterie primaire 22.The deflector 48 is therefore located downstream of the primary pipe 22.

Le déflecteur 48 est un organe permettant de dévier l’écoulement du fluide primaire en sortie de la tuyauterie primaire 22.The deflector 48 is a member making it possible to divert the flow of the primary fluid at the outlet of the primary pipe 22.

En particulier, le déflecteur 48 est propre à orienter le fluide primaire tangentiellement au canal annulaire 42 dans un plan de section horizontale.In particular, the deflector 48 is capable of orienting the primary fluid tangentially to the annular channel 42 in a plane of horizontal section.

Avantageusement, le déflecteur 48 est de forme incurvée pour limiter les pertes de charge. En particulier, le déflecteur 48 présente une forme concave vers l’aval de la tuyauterie primaire 22.Comme visible sur la figure 2, tous les déflecteurs 48 sont orientés dans le même sens afin de permettre la circulation en boucle fermée du fluide primaire dans le canal annulaire 42.Advantageously, the deflector 48 is of curved shape to limit the pressure drops. In particular, the deflector 48 has a concave shape downstream of the primary pipe 22. As can be seen in FIG. 2, all the deflectors 48 are oriented in the same direction in order to allow the circulation of the primary fluid in a closed loop. annular channel 42.

Le déflecteur 48 fait saillie de la tuyauterie primaire 22 et débouche dans le canal annulaire 42. Le déflecteur 48 limite alors le passage du fluide primaire et définit ainsi la restriction de passage 46 du fluide primaire. La restriction de passage 46 est alors délimitée entre le déflecteur 48 et la virole intérieure 40.The deflector 48 projects from the primary pipe 22 and opens into the annular channel 42. The deflector 48 then limits the passage of the primary fluid and thus defines the passage restriction 46 of the primary fluid. The passage restriction 46 is then delimited between the deflector 48 and the inner shell 40.

En variante, comme visible sur la figure 3, une extrémité 50 de la tuyauterie primaire 22 située du côté de la sortie est insérée dans le canal annulaire 42.As a variant, as visible in FIG. 3, one end 50 of the primary piping 22 situated on the side of the outlet is inserted into the annular channel 42.

L’extrémité 50 fait saillie de la tuyauterie primaire 22 dans le canal annulaire 42.The end 50 projects from the primary pipe 22 in the annular channel 42.

L’extrémité 50 s’étend dans la même direction que le tronçon de la tuyauterie primaire 22 raccordé au canal annuaire 42.The end 50 extends in the same direction as the section of the primary pipe 22 connected to the directory channel 42.

L’extrémité 50 limite alors le passage du fluide primaire et définit ainsi la restriction de passage 46 du fluide primaire.The end 50 then limits the passage of the primary fluid and thus defines the restriction of passage 46 of the primary fluid.

La restriction de passage 46 est alors délimitée entre l’extrémité 50 et la virole intérieure 40.The passage restriction 46 is then delimited between the end 50 and the inner shell 40.

En variante, comme visible sur la figure 4, la tuyauterie primaire 22 comprend un coude 51.As a variant, as visible in FIG. 4, the primary piping 22 comprises an elbow 51.

Elle est connectée orthogonalement au sommier 24.It is connected orthogonally to the bed base 24.

Le coude 51 est situé à la sortie de la tuyauterie primaire 22 respective.The elbow 51 is located at the outlet of the respective primary pipe 22.

Le coude 51 présente avantageusement le même diamètre que la tuyauterie primaire 22 respective.The elbow 51 advantageously has the same diameter as the respective primary pipe 22.

Comme visible sur la figure 4, le coude 51 est situé dans le canal annulaire 42.As visible in FIG. 4, the elbow 51 is located in the annular channel 42.

Le coude 51 permet de dévier l’écoulement du fluide primaire en sortie de la tuyauterie primaire 22.The elbow 51 makes it possible to deflect the flow of the primary fluid leaving the primary pipe 22.

Avantageusement, le coude 51 est propre à orienter le fluide primaire tangentiellement au canal annulaire 42 dans un plan de section horizontale.Advantageously, the elbow 51 is capable of orienting the primary fluid tangentially to the annular channel 42 in a plane of horizontal section.

Le coude 51 limite alors le passage du fluide primaire et définit ainsi la restriction de passage 46 du fluide primaire. La restriction de passage 46 est alors délimitée entre le coude 51 et la virole intérieure 40.The elbow 51 then limits the passage of the primary fluid and thus defines the restriction of passage 46 of the primary fluid. The passage restriction 46 is then delimited between the elbow 51 and the inner ring 40.

En variante, la restriction de passage 46 à la sortie de la tuyauterie primaire 22 est réalisée par tout dispositif limitant la section de passage du canal annulaire 42.As a variant, the passage restriction 46 at the outlet of the primary pipe 22 is produced by any device limiting the passage section of the annular channel 42.

Bien évidemment, la restriction de passage 46 est située, en variante, au voisinage de la sortie de la tuyauterie primaire 22.Obviously, the passage restriction 46 is located, as a variant, in the vicinity of the outlet of the primary pipe 22.

Le circuit secondaire 13 est propre à faire circuler un fluide secondaire. Le fluide secondaire est avantageusement un fluide caloporteur propre à transporter de la chaleur.The secondary circuit 13 is suitable for circulating a secondary fluid. The secondary fluid is advantageously a heat transfer fluid capable of transporting heat.

Le fluide secondaire est avantageusement du sodium liquide.The secondary fluid is advantageously liquid sodium.

De même, le circuit tertiaire est propre à faire circuler un fluide tertiaire. Le fluide secondaire est avantageusement un fluide caloporteur propre à transporter de la chaleur.Likewise, the tertiary circuit is suitable for circulating a tertiary fluid. The secondary fluid is advantageously a heat transfer fluid capable of transporting heat.

Le fluide tertiaire est avantageusement de l’eau.The tertiary fluid is advantageously water.

En variante, le fluide tertiaire est un gaz.Alternatively, the tertiary fluid is a gas.

Comme visible sur la figure 1, le circuit secondaire 13 comprend un générateur de vapeur 52, au moins une tuyauterie secondaire 54 et au moins une pompe secondaire 56.As can be seen in FIG. 1, the secondary circuit 13 comprises a steam generator 52, at least one secondary pipe 54 and at least one secondary pump 56.

La tuyauterie secondaire 54 connecte fluidiquement la partie secondaire de l’échangeur intermédiaire 23, le générateur de vapeur 52 et la pompe secondaire 56.The secondary piping 54 fluidly connects the secondary part of the intermediate exchanger 23, the steam generator 52 and the secondary pump 56.

Le générateur de vapeur 52 est un échangeur de chaleur entre le circuit secondaire 13 et le circuit tertiaire 14.The steam generator 52 is a heat exchanger between the secondary circuit 13 and the tertiary circuit 14.

Le générateur de vapeur 52 comprend une entrée secondaire connectée fluidiquement avec la sortie secondaire de l’échangeur intermédiaire 23 et une sortie secondaire connectée fluidiquement à la pompe secondaire 56.The steam generator 52 comprises a secondary inlet fluidly connected with the secondary outlet of the intermediate exchanger 23 and a secondary outlet fluidly connected to the secondary pump 56.

Le générateur de vapeur 52 permet la circulation du fluide secondaire de l’entrée secondaire à la sortie secondaire, le fluide secondaire cédant sa chaleur au circuit tertiaire 14.The steam generator 52 allows the circulation of the secondary fluid from the secondary inlet to the secondary outlet, the secondary fluid yielding its heat to the tertiary circuit 14.

Le générateur de vapeur 52 comprend, en outre, une entrée tertiaire et une sortie tertiaire connectées fluidiquement entre elles et séparées fluidiquement du circuit tertiaire 14.The steam generator 52 further comprises a tertiary inlet and a tertiary outlet fluidly connected to each other and fluidly separated from the tertiary circuit 14.

Le générateur de vapeur 52 permet la circulation du fluide tertiaire de l’entrée tertiaire vers la sortie tertiaire. En particulier, le générateur de vapeur 52 est propre à faire évaporer l’eau qui entre à l’état liquide à l’entrée tertiaire afin d’obtenir de la vapeur d’eau en sortie tertiaire.The steam generator 52 allows the circulation of the tertiary fluid from the tertiary inlet to the tertiary outlet. In particular, the steam generator 52 is capable of evaporating the water which enters the liquid state at the tertiary inlet in order to obtain water vapor at the tertiary outlet.

La pompe secondaire 56 est propre à faire circuler le fluide secondaire dans le circuit secondaire 13.The secondary pump 56 is able to circulate the secondary fluid in the secondary circuit 13.

Comme visible sur la figure 1, le circuit tertiaire 14 comprend au moins une tuyauterie tertiaire 58, une turbine 60, un alternateur 62, un condenseur 64 et une pompe tertiaire 66.As visible in FIG. 1, the tertiary circuit 14 comprises at least one tertiary piping 58, a turbine 60, an alternator 62, a condenser 64 and a tertiary pump 66.

La tuyauterie tertiaire 58 connecte fluidiquement la partie tertiaire du générateur de vapeur 52, la turbine 60, le condenseur 64 et la pompe tertiaire 66.The tertiary piping 58 fluidly connects the tertiary part of the steam generator 52, the turbine 60, the condenser 64 and the tertiary pump 66.

La turbine 60 est connectée fluidiquement à la sortie tertiaire du générateur de vapeur 52. La turbine 60 est un dispositif rotatif propre à transformer l’énergie cinétique du fluide tertiaire, en particulier la vapeur d’eau en énergie mécanique pour faire tourner un arbre central 68.The turbine 60 is fluidly connected to the tertiary outlet of the steam generator 52. The turbine 60 is a rotary device capable of transforming the kinetic energy of the tertiary fluid, in particular water vapor into mechanical energy to rotate a central shaft 68.

L’arbre central 68 est lié à l’alternateur 62.The central shaft 68 is linked to the alternator 62.

L’alternateur 62 est propre à transformer l’énergie mécanique de l’arbre central 68 en énergie électrique. L’alternateur 62 est propre à envoyer l’énergie électrique sur un réseau électrique.The alternator 62 is capable of transforming the mechanical energy of the central shaft 68 into electrical energy. The alternator 62 is suitable for sending electrical energy to an electrical network.

Le condenseur 64 est propre à condenser la vapeur par échange thermique avec une source froide extérieure au réacteur 10, comme par exemple une rivière, une mer ou un aéro-réfrigérant, non représentés.The condenser 64 is capable of condensing the vapor by heat exchange with a cold source external to the reactor 10, such as for example a river, a sea or an air cooler, not shown.

La pompe tertiaire 66 est propre à faire circuler le fluide tertiaire dans le circuit tertiaire 14.The tertiary pump 66 is able to circulate the tertiary fluid in the tertiary circuit 14.

La circulation du fluide primaire dans le circuit primaire 12 en fonctionnement normal va maintenant être décrite.The circulation of the primary fluid in the primary circuit 12 in normal operation will now be described.

Le fluide primaire, initialement dans le collecteur froid 34, est aspiré par l’une des pompes primaires 20.The primary fluid, initially in the cold manifold 34, is sucked in by one of the primary pumps 20.

En sortie de la pompe primaire 20, le fluide primaire circule dans la ou les tuyauteries primaires 22 associées puis débouche dans le canal annulaire 42.At the outlet of the primary pump 20, the primary fluid circulates in the associated primary pipe (s) 22 then opens into the annular channel 42.

En particulier, le fluide primaire est dévié par le déflecteur 48 et circule alors circonférentiellement dans une direction sensiblement tangentielle à la virole extérieure 38.In particular, the primary fluid is deflected by the deflector 48 and then circulates circumferentially in a direction substantially tangential to the outer shell 38.

Ledit fluide primaire se mélange alors avec le fluide primaire injecté par les autres tuyauteries primaires 22 dans le canal annulaire 42.Said primary fluid then mixes with the primary fluid injected by the other primary pipes 22 into the annular channel 42.

Le canal annulaire 42 permet donc d’homogénéiser le fluide primaire avant son introduction dans le cœur 18. En effet, dans un réacteur de l’état de l’art, l’alimentation par les pompes primaires 20 peut être dissymétrique et entraîner des hétérogénéités de température et de vitesse dans le sommier 24, et entraînant ainsi un refroidissement des assemblages de combustibles nucléaires du cœur 18 moins efficace.The annular channel 42 therefore makes it possible to homogenize the primary fluid before it is introduced into the heart 18. In fact, in a state-of-the-art reactor, the supply by the primary pumps 20 can be asymmetrical and cause heterogeneities. of temperature and speed in the bed base 24, and thus causing cooling of the nuclear fuel assemblies of the core 18 less efficient.

A titre d’exemple, la vitesse du fluide dans le canal annulaire 42 est, en fonctionnement normal, comprise entre 5 m/s et 12 m/s.For example, the speed of the fluid in the annular channel 42 is, in normal operation, between 5 m / s and 12 m / s.

Une partie du fluide primaire circulant dans le canal annulaire 42 traverse la virole intérieure 40 poreuse et débouche dans le volume intérieur 44 de la virole intérieure 40.Part of the primary fluid flowing in the annular channel 42 passes through the porous inner shroud 40 and opens into the interior volume 44 of the inner shroud 40.

Puis, le fluide primaire remonte selon l’axe A-A’ vers le cœur 18.Then, the primary fluid rises along the axis A-A ’towards the heart 18.

A titre d’exemple, la vitesse du fluide primaire dans le volume intérieur 44 est, en fonctionnement normal, inférieur à 1 m/s.For example, the speed of the primary fluid in the interior volume 44 is, in normal operation, less than 1 m / s.

Le fluide primaire pénètre alors dans le cœur 18 et remonte selon l’axe A-A’.The primary fluid then penetrates into the heart 18 and rises along the axis A-A ’.

Le fluide primaire se réchauffe au contact des assemblages de combustible nucléaire et débouche dans le collecteur chaud 36.The primary fluid heats up in contact with the nuclear fuel assemblies and opens into the hot manifold 36.

Le fluide primaire circule de l’entrée primaire de l’échangeur intermédiaire 23 vers la sortie primaire et échange sa chaleur avec le circuit secondaire 13.The primary fluid circulates from the primary inlet of the intermediate exchanger 23 to the primary outlet and exchanges its heat with the secondary circuit 13.

Le fluide primaire recircule alors dans le collecteur froid 34.The primary fluid then recirculates in the cold collector 34.

La chaleur extraite par le circuit secondaire 13 est transférée au circuit tertiaire 14 par la circulation du fluide secondaire de la partie secondaire de l’échangeur intermédiaire 23 vers le générateur de vapeur 52.The heat extracted by the secondary circuit 13 is transferred to the tertiary circuit 14 by the circulation of the secondary fluid from the secondary part of the intermediate exchanger 23 to the steam generator 52.

Le fluide tertiaire, notamment de l’eau, se vaporise dans la partie tertiaire du générateur de vapeur 52 et circule vers la turbine 60. La turbine 60 et l’alternateur 62 transforment l’énergie cinétique de la vapeur en énergie mécanique puis en énergie électrique envoyée sur le réseau électrique.The tertiary fluid, in particular water, vaporizes in the tertiary part of the steam generator 52 and circulates towards the turbine 60. The turbine 60 and the alternator 62 transform the kinetic energy of the steam into mechanical energy then into energy sent to the electrical network.

La circulation du fluide primaire dans le circuit primaire 12 en cas de brèche sur une tuyauterie primaire 22 va maintenant être décrite.The circulation of the primary fluid in the primary circuit 12 in the event of a breach on a primary pipe 22 will now be described.

La pression statique dans le collecteur froid 34 étant inférieure à la pression statique dans la tuyauterie primaire 22, la brèche sur la tuyauterie primaire 22 dite accidentée entraîne une fuite d’une partie du fluide primaire vers l’extérieur de la tuyauterie primaire 22 directement dans le collecteur froid 34 sans passer par le cœur 18.The static pressure in the cold manifold 34 being lower than the static pressure in the primary piping 22, the breach in the primary piping 22 known as damaged causes a leakage of a part of the primary fluid towards the outside of the primary piping 22 directly in the cold collector 34 without passing through the core 18.

En cas de brèche importante, une partie du fluide primaire présent dans le sommier 24 remonte dans la tuyauterie primaire 22 accidentée jusqu’à la brèche.In the event of a major breach, part of the primary fluid present in the bed base 24 rises in the damaged primary pipe 22 up to the breach.

Cependant, ce phénomène de remontée du fluide est fortement diminué grâce à l’invention.However, this phenomenon of rising fluid is greatly reduced thanks to the invention.

En effet, le fluide primaire circulant dans le canal annulaire 42 avec une vitesse tangentielle importante, l’aspiration par la brèche est limitée, le fluide primaire étant entraîné majoritairement dans le canal annulaire 42.Indeed, the primary fluid flowing in the annular channel 42 with a high tangential speed, the suction through the gap is limited, the primary fluid being mainly driven in the annular channel 42.

Dans un réacteur de l’état de l’art, la vitesse du fluide primaire dans le sommier 24 étant beaucoup plus faible et non tangentielle, le fluide primaire remonte plus facilement vers la brèche et le débit de fuite est plus important.In a state-of-the-art reactor, the speed of the primary fluid in the bed base 24 being much lower and not tangential, the primary fluid rises more easily towards the breach and the leakage rate is greater.

De plus, le fluide primaire circulant dans le canal annulaire 42 s’accélère localement au niveau des restrictions de passage 46. La vitesse du fluide primaire augmentant, la pression statique du fluide primaire diminue du fait de l’effet Venturi.In addition, the primary fluid flowing in the annular channel 42 locally accelerates at the passage restrictions 46. The speed of the primary fluid increasing, the static pressure of the primary fluid decreases due to the Venturi effect.

La différence de pression statique du fluide primaire entre la sortie de la tuyauterie primaire 22 accidentée et la sortie de la brèche est ainsi diminuée. Le débit de fluide primaire remontant la tuyauterie primaire 22 est ainsi également particulièrement diminué.The static pressure difference of the primary fluid between the outlet of the damaged primary pipe 22 and the outlet of the breach is thus reduced. The primary fluid flow going up the primary pipe 22 is thus also particularly reduced.

L’invention permet donc de limiter le débit de fuite du fluide primaire en cas de brèche sur une tuyauterie primaire 22 et ainsi permet de garantir un débit de fluide primaire circulant dans le cœur 18 suffisant pour permettre le refroidissement des assemblages de combustibles nucléaires. L’invention permet donc une sûreté accrue en cas d’accident.The invention therefore makes it possible to limit the leakage rate of the primary fluid in the event of a breach in a primary pipe 22 and thus makes it possible to guarantee a flow rate of primary fluid flowing in the core 18 sufficient to allow cooling of the nuclear fuel assemblies. The invention therefore provides increased safety in the event of an accident.

De plus, dans un réacteur de l’état de l’art, il est nécessaire d’installer trois ou quatre pompes primaires 20 afin de garantir un débit primaire suffisant dans le cœur 18 en cas de brèche d’une tuyauterie primaire 22.In addition, in a state-of-the-art reactor, it is necessary to install three or four primary pumps 20 in order to guarantee a sufficient primary flow in the core 18 in the event of a breach in a primary pipe 22.

La présente invention permet d’utiliser seulement deux pompes primaires 20 tout en garantissant un niveau de sûreté équivalent, permettant ainsi des gains de coûts de construction significatifs et une simplification de la structure interne du circuit primaire 12.The present invention makes it possible to use only two primary pumps 20 while guaranteeing an equivalent level of safety, thus allowing significant savings in construction costs and a simplification of the internal structure of the primary circuit 12.

De plus, l’ajout du canal annulaire 42 ajoute des pertes de charge limitées dans le circuit primaire 12 du fait de sa forme arrondie.In addition, the addition of the annular channel 42 adds limited pressure drops in the primary circuit 12 due to its rounded shape.

L’invention permet donc, en cas de brèche ou de rupture accidentelle d’une tuyauterie primaire 22 que le débit détourné du cœur 18 soit réduit. L’invention permet l’installation de seulement deux pompes primaires 20 rendant la structure interne du circuit primaire 12 moins complexe tout en garantissant un niveau de sûreté équivalent et en limitant les pertes de charge.The invention therefore makes it possible, in the event of a breach or accidental rupture of a primary pipe 22, that the diverted flow from the core 18 is reduced. The invention allows the installation of only two primary pumps 20 making the internal structure of the primary circuit 12 less complex while guaranteeing an equivalent level of safety and limiting pressure losses.

L’invention est un système particulièrement simple à mettre en œuvre et facilement adaptable et intégrable au sein du sommier 24. En effet, l’invention ne nécessite pas de pièces mobiles pouvant entraîner une usure ou un grippage.The invention is a particularly simple system to implement and easily adaptable and integrable within the bed base 24. In fact, the invention does not require moving parts which can cause wear or seizure.

Enfin, l’invention permet également d’améliorer significativement la cinétique de ralentissement du fluide primaire en cas de panne des pompes primaires 20. En effet, le volume important de fluide primaire présent dans le canal annulaire 42 ainsi que la vitesse importante du fluide primaire entraînent une grande inertie du fluide primaire dans le canal annulaire 42. Ainsi en cas d’arrêt accidentel des pompes primaires 20, la décroissance du débit primaire est beaucoup moins importante du fait du phénomène de « volant d’inertie » du fluide primaire dans le canal annulaire 42. Ainsi le refroidissement du cœur 18 est assuré plus longtemps et la sûreté du réacteur 10 est améliorée.Finally, the invention also makes it possible to significantly improve the kinetics of slowing down of the primary fluid in the event of failure of the primary pumps 20. Indeed, the large volume of primary fluid present in the annular channel 42 as well as the significant speed of the primary fluid cause a great inertia of the primary fluid in the annular channel 42. Thus in the event of accidental stopping of the primary pumps 20, the decrease in the primary flow is much less significant due to the phenomenon of "flywheel" of the primary fluid in the annular channel 42. Thus the cooling of the core 18 is ensured longer and the safety of the reactor 10 is improved.

Claims (13)

REVENDICATIONS 1. - Réacteur nucléaire (10), comprenant :1. - Nuclear reactor (10), comprising: - une cuve (16) contenant un fluide, la cuve (16) définissant un volume intérieur ;- a tank (16) containing a fluid, the tank (16) defining an interior volume; - un cœur (18) comprenant du combustible nucléaire, le cœur (18) étant agencé dans le volume intérieur de la cuve (16) ;- A core (18) comprising nuclear fuel, the core (18) being arranged in the interior volume of the tank (16); - au moins une pompe (20) propre à faire circuler le fluide à travers le cœur (18) ;- at least one pump (20) capable of circulating the fluid through the heart (18); - au moins une tuyauterie (22) comportant une entrée et une sortie pour la circulation du fluide ;- at least one pipe (22) having an inlet and an outlet for the circulation of the fluid; caractérisé en ce que le réacteur nucléaire (10) comprend en outre un canal annulaire (42) définissant une boucle fermée de circulation du fluide, la ou chaque pompe (20) étant connectée fluidiquement en amont du canal annulaire (42) par au moins l’une des tuyauteries (22), le canal annulaire (42) étant situé en amont du cœur (18), le canal annulaire (42) présentant une restriction de passage (46) du fluide à la sortie de la ou chaque tuyauterie (22).characterized in that the nuclear reactor (10) further comprises an annular channel (42) defining a closed loop for circulation of the fluid, the or each pump (20) being fluidly connected upstream of the annular channel (42) by at least the one of the pipes (22), the annular channel (42) being located upstream of the heart (18), the annular channel (42) having a restriction of passage (46) of the fluid at the outlet of the or each pipe (22 ). 2. - Réacteur nucléaire (10) selon la revendication 1, dans lequel le fluide est du sodium liquide et dans lequel la ou chaque pompe (20) est agencée dans le volume intérieur de la cuve (16).2. - Nuclear reactor (10) according to claim 1, in which the fluid is liquid sodium and in which the or each pump (20) is arranged in the interior volume of the tank (16). 3. - Réacteur nucléaire (10) selon la revendication 1 ou 2, comprenant au maximum deux pompes (20) propres à faire circuler le fluide à travers le cœur (18).3. - Nuclear reactor (10) according to claim 1 or 2, comprising at most two pumps (20) adapted to circulate the fluid through the heart (18). 4. - Réacteur nucléaire (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque pompe (20) est connectée au canal annulaire (42) par au moins deux tuyauteries (22).4. - Nuclear reactor (10) according to any one of the preceding claims, in which each pump (20) is connected to the annular channel (42) by at least two pipes (22). 5. - Réacteur nucléaire (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un sommier (24) supportant le cœur (18), le sommier (24) comportant une virole extérieure (38), le canal annulaire (42) étant agencé dans le volume intérieur défini par la virole extérieure (38).5. - Nuclear reactor (10) according to any one of the preceding claims, comprising a bed base (24) supporting the heart (18), the bed base (24) comprising an outer ring (38), the annular channel (42) being arranged in the interior volume defined by the exterior ferrule (38). 6. - Réacteur nucléaire (10) selon la revendication 5, dans lequel la dimension transversale maximale de la virole extérieure (38) est supérieure à la dimension transversale maximale du cœur (18).6. - Nuclear reactor (10) according to claim 5, wherein the maximum transverse dimension of the outer shell (38) is greater than the maximum transverse dimension of the heart (18). 7. - Réacteur nucléaire (10) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le sommier (24) comprend une virole intérieure (40) poreuse propre à être traversée par le fluide et disposée dans le volume intérieur défini par la virole extérieure (38), le canal annulaire (42) étant défini par le volume entre la virole extérieure (38) et la virole intérieure (40), la virole intérieure (40) définissant un volume intérieur (44) placé en aval du canal annulaire (42) et en amont du cœur (18).7. - nuclear reactor (10) according to claim 5 or 6, wherein the base (24) comprises an inner ferrule (40) porous suitable for being traversed by the fluid and disposed in the interior volume defined by the exterior ferrule (38 ), the annular channel (42) being defined by the volume between the outer ferrule (38) and the inner ferrule (40), the inner ferrule (40) defining an interior volume (44) placed downstream of the annular channel (42) and upstream of the heart (18). 8. - Réacteur nucléaire (10) selon la revendication 7, dans lequel le rapport entre la dimension transversale maximale de la virole extérieure (38) et la dimension transversale maximale de la virole intérieure (40) est compris entre 120 % et 150 %.8. - Nuclear reactor (10) according to claim 7, wherein the ratio between the maximum transverse dimension of the outer shell (38) and the maximum transverse dimension of the inner shell (40) is between 120% and 150%. 9. - Réacteur nucléaire (10) selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la virole intérieure (40) présente une porosité surfacique comprise entre 10 % et 50 %.9. - Nuclear reactor (10) according to claim 7 or 8, wherein the inner shell (40) has a surface porosity between 10% and 50%. 10. - Réacteur nucléaire (10) selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel la virole intérieure (40) comprend des trous (41), chaque trou (41) présentant une forme de canal longiligne s’étendant selon un axe formant un angle compris entre 0 ° et 45 ° avec la normale de la virole intérieure (40).10. - Nuclear reactor (10) according to one of claims 7 to 9, in which the inner shell (40) comprises holes (41), each hole (41) having the shape of an elongated channel extending along an axis forming an angle between 0 ° and 45 ° with the normal of the inner shell (40). 11. - Réacteur nucléaire (10) selon l’une quelconques des revendications précédentes, comprenant, pour la ou chaque tuyauterie (22), un déflecteur (48) placé en sortie de ladite tuyauterie (22) orientant le fluide tangentiellement au canal annulaire (42) dans un plan de section horizontale.11. - Nuclear reactor (10) according to any one of the preceding claims, comprising, for the or each pipe (22), a deflector (48) placed at the outlet of said pipe (22) orienting the fluid tangentially to the annular channel ( 42) in a horizontal section plane. 12. - Réacteur nucléaire (10) selon l’une quelconques des revendications précédentes, dans lequel, pour la ou chaque tuyauterie (22), le tronçon de ladite tuyauterie (22) débouchant sur le canal annulaire (42) s’étend selon un axe principal, l’axe principal présentant un angle d’incidence (a) par rapport à la normale au canal annulaire (42) compris entre 30 ° et 90 °.12. - Nuclear reactor (10) according to any one of the preceding claims, in which, for the or each pipe (22), the section of said pipe (22) opening onto the annular channel (42) extends along a main axis, the main axis having an angle of incidence (a) relative to the normal to the annular channel (42) of between 30 ° and 90 °. 13. - Réacteur nucléaire (10) selon l’une quelconques des revendications précédentes, comprenant, pour la ou chaque tuyauterie (22), un coude (51) placé en sortie de ladite tuyauterie (22) dans le canal annulaire et orientant avantageusement le fluide tangentiellement au canal annulaire (42) dans un plan de section horizontale.13. - Nuclear reactor (10) according to any one of the preceding claims, comprising, for the or each pipe (22), an elbow (51) placed at the outlet of said pipe (22) in the annular channel and advantageously orienting the fluid tangential to the annular channel (42) in a horizontal section plane.
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FR2168200A1 (en) * 1972-01-20 1973-08-31 Creusot Loire
FR2461336A1 (en) * 1979-07-11 1981-01-30 Neyrpic Sodium cooled nuclear reactor incorporating integrated exchangers - has distribution box extended by peripheral collector simplifying structure and lightening zone of connection with pumps
FR2721746A1 (en) * 1994-06-22 1995-12-29 Framatome Sa Integrated fast neutron reactor with simpler and more rapid construction

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