FR3085532A1 - Dispositif de refroidissement pour matériau de cœur fondu - Google Patents
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Abstract
Le dispositif de refroidissement (100) pour un matériau de cœur fondu, comprend : deux ou plusieurs récipients de matériau de refroidissement (120) disposés sous une cuve de réacteur (110), comportant un cœur de réacteur nucléaire (112), et comprenant un matériau de refroidissement ; une première grille (130) disposée sous les deux ou plusieurs récipients de matériau de refroidissement (120) et comportant deux ou plusieurs premiers trous débouchants (132) ; et une deuxième grille (140) disposée sous la première grille (130) et comportant deux ou plusieurs deuxièmes trous débouchants (142). La taille moyenne des deux ou plusieurs premiers trous débouchants (132) est supérieure à la taille moyenne des deux ou plusieurs deuxièmes trous débouchants (142). Figure pour l’abrégé : Fig 3
Description
Description
Titre de l'invention : Dispositif de refroidissement pour matériau de cœur fondu
RENVOI A DES DEMANDES ANTERIEURES [0001] La présente demande revendique la priorité et le bénéfice de la demande de brevet coréen n° 10-2018-0104724 déposée auprès de l’Office Coréen de la Propriété Intellectuelle le 3 septembre 2018.
ARRIERE-PLAN DE L’INVENTION (a) Domaine de l’invention [0002] L’invention propose un dispositif de refroidissement pour du matériau de cœur en fusion.
(b) Description de l’Etat de la Technique [0003] Un système de réacteur nucléaire est un système qui génère de la vapeur en utilisant la chaleur d’un cœur qui est un élément de chauffage et produit de l’électricité en utilisant l’énergie de la vapeur. Etant donné qu’un réacteur nucléaire fonctionne dans un environnement très chaud et que des composants tels qu’un crayon de combustible nucléaire et des éléments similaires utilisés dans le réacteur nucléaire sont des matériaux fortement radioactifs, l’environnement aux alentours du réacteur risque d’être sérieusement endommagé dans le cas où un problème se produit avec le réacteur, sans que des contre-mesures immédiates ne soient prises.
[0004] Pour empêcher qu’un tel endommagement ne se produise, différents systèmes de sécurité peuvent être prévus pour le refroidissement de la chaleur générée dans un cœur de réacteur nucléaire, lorsque des problèmes tels qu’une perte de matériau de refroidissement et des problèmes similaires surviennent. Par exemple, il existe un système de sécurité qui se présente sous une forme où le matériau de refroidissement perdu est complété, ou un système de sécurité qui se présente sous une forme où la chaleur générée dans le réacteur nucléaire est absorbée et la chaleur générée est dissipée vers un puits thermique pour favoriser ainsi le refroidissement.
[0005] Toutefois, en cas d'accident grave au cours duquel une cuve de réacteur entre en fusion sous l’effet de la chaleur générée dans le cœur du réacteur nucléaire et est endommagée, un dispositif de refroidissement pour refroidir une matière en fusion du cœur du réacteur nucléaire est nécessaire, conjointement avec les systèmes de sécurité décrits ci-dessus.
[0006] La publication du brevet japonais n° 2017-187370 ouverte à l’inspection publique divulgue un confinement de réacteur nucléaire comprenant une pluralité de corps massiques dans lesquels un fluide tel que de l'eau ou un fluide similaire est enfermé hermétiquement pour l’éventualité d'un accident de fusion du cœur. Le brevet coréen n° 1,546,317 divulgue un mécanisme de formation d'un matériau de cœur fondu poreux, grâce auquel un matériau de cœur fondu durcit de façon à avoir une structure poreuse.
[0007] Les indications ci-dessus exposées dans la présente section d’arrière-plan ne visent qu'à améliorer la compréhension de l'arrière-plan de l'invention et peuvent donc contenir des indications qui ne font pas partie de l’état de la technique déjà connu dans ce pays par l’homme du métier.
Résumé de l’invention [0008] Un exemple de réalisation de la présente invention peut fournir un dispositif de refroidissement pour un matériau de cœur fondu qui présente l'avantage de refroidir de façon stable et efficace un matériau de cœur fondu lorsqu'un accident grave se produit.
[0009] D’autre part, un exemple de réalisation de la présente invention peut fournir un dispositif de refroidissement pour un matériau de cœur fondu qui présente l'avantage d'augmenter la vitesse de refroidissement et l'efficacité de refroidissement d'un matériau de cœur fondu.
[0010] En outre, un exemple de réalisation de la présente invention peut fournir un dispositif de refroidissement pour un matériau de cœur fondu qui présente l'avantage d'empêcher la formation d’un agglomérat d'un matériau de cœur fondu et de disperser largement le matériau de cœur fondu.
[0011] Par ailleurs, un exemple de réalisation de la présente invention peut fournir un dispositif de refroidissement pour un matériau de cœur fondu qui présente l'avantage de réaliser des économies en termes de coûts et d'espace, lorsqu’il est utilisé pour l'installation du réacteur nucléaire existant.
[0012] Un exemple de réalisation de la présente invention prévoit un dispositif de refroidissement pour un matériau de cœur fondu, comprenant : deux ou plusieurs récipients de matériau de refroidissement disposés sous une cuve de réacteur, comportant un cœur de réacteur nucléaire, et comprenant un matériau de refroidissement ; une première grille disposée sous les deux ou plusieurs récipients de matériau de refroidissement et comportant deux ou plusieurs premiers trous débouchants ; et une deuxième grille disposée sous la première grille et comportant deux ou plusieurs deuxièmes trous débouchants, la taille moyenne des deux ou plusieurs premiers trous débouchants étant supérieure à la taille moyenne des deux ou plusieurs deuxièmes trous débouchants.
Brève description des dessins [0013] [fig.lA] est une vue représentant de façon schématique un système général de réacteur nucléaire de type à boucle.
[0014] [fig. IB] est une vue représentant de façon schématique un système général de réacteur nucléaire intégré.
[0015] [fig.2A] [0016] [fig.2B] [0017] [fig.2C] sont des vues illustrant le déroulement d'un accident de fusion du cœur d'un réacteur nucléaire.
[0018] [fig.3] est une vue représentant une coupe transversale d'un dispositif de refroidissement pour un matériau de cœur fondu selon un mode de réalisation.
[0019] [fig.4A] [0020] [fig.4B] sont des vues illustrant un mode de fonctionnement du dispositif de refroidissement pour un matériau de cœur fondu selon la figure 3.
[0021] [fig.5] est une vue représentant une coupe transversale d'un dispositif de refroidissement pour un matériau de cœur fondu selon un mode de réalisation.
[0022] [fig.6A] [0023] [fig.6B] sont des vues représentant des exemples d'un récipient de matériau de refroidissement selon un mode de réalisation.
[0024] [fig.7A] [0025] [fig.7B] sont des vues représentant un exemple d'un récipient de matériau de refroidissement et d'une structure de raccordement de récipients selon un mode de réalisation.
[0026] [fig.8A] [0027] [fig.8B] sont des vues représentant un exemple d'une première grille selon un mode de réalisation.
[0028] [fig.9] est une vue représentant un exemple d'une première grille, d'une deuxième grille et d'une troisième grille selon un mode de réalisation.
DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION [0029] La présente invention peut être mise en œuvre sous différentes formes et n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ici. Les éléments identiques ou similaires sont désignés par des références identiques tout au long de la description. Les techniques bien connues ne seront pas décrites en détail.
[0030] Dans les dessins décrits ci-après, les épaisseurs sont exagérées afin de représenter clairement plusieurs couches et régions. Il convient de noter que lorsqu'un élément tel qu'une couche, un film, une région ou un substrat est désigné comme étant « sur » un autre élément, il peut se trouver « directement sur » un autre élément ou bien il peut y avoir un élément intermédiaire entre eux. Par ailleurs, lorsqu'un élément est désigné comme se trouvant « directement sur » un autre élément, il n'y a pas d'éléments intermédiaires. De même, il convient de noter que lorsqu'un élément tel qu'une couche, un film, une région ou un substrat est désigné comme se trouvant « sous » un autre élément, il peut se situer « directement sous » un autre élément ou bien il peut y avoir un élément intermédiaire entre eux. Par ailleurs, lorsqu'un élément est désigné comme se trouvant « directement dessous » un autre élément, il n'y a pas d'éléments intermédiaires.
[0031] Un dispositif de refroidissement pour un matériau de cœur fondu selon les modes de réalisation est un dispositif empêchant l’évolution d'un accident grave, en dispersant et en refroidissant de manière efficace un matériau de cœur fondu, en cas d’accident grave lors duquel le cœur d’un réacteur nucléaire entre en fusion et le matériau de cœur fondu s’échappe vers l’extérieur du réacteur nucléaire.
[0032] La figure IA est une vue illustrant de façon schématique un système général de réacteur nucléaire de type à boucle, et la figure IB est une vue représentant de façon schématique un système général de réacteur nucléaire intégré.
[0033] En référence aux figures IA et IB, un système de réacteur nucléaire 10 comprend une cuve de réacteur 110 comportant un cœur 112, des pressuriseurs 22 et 32, des conduites de vapeur 23 et 33, des générateurs de vapeur 24 et 34, des conduites d'eau d'alimentation 25 et 35, des pompes de circulation de matériau caloporteur 26 et 36, et des dispositifs analogues.
[0034] Un mode de fonctionnement schématique du système de réacteur nucléaire 10 sera décrit ci-après. Tout d’abord, une quantité énorme d'énergie thermique est produite par la fission nucléaire du combustible nucléaire du cœur 112 situé dans la cuve de réacteur 110, et l'énergie thermique produite est transférée aux générateurs de vapeur 24 et 34, par l'intermédiaire d’un matériau caloporteur (par exemple de l'eau) qui est un fluide d'échange de chaleur mis en circulation par les pompes de circulation de matériau caloporteur 26 et 36. Ensuite, la phase de l'eau dans les générateurs de vapeur 24 et 34 est modifiée, de sorte que de la vapeur à haute température et à haute pression est produite. Une turbine (non représentée) est entraînée en rotation par la vapeur à haute température et à haute pression produite qui est amenée à la turbine (non représentée) par les conduites de vapeur 23 et 33, et un générateur (non représenté) relié à la turbine (non représentée) tourne en même temps, de telle sorte que de l'électricité peut être produite. La vapeur à partir de laquelle de l'énergie est perdue du fait de la rotation de la turbine (non représentée) subit le changement de phase et test convertie en eau. L'eau est de nouveau amenée aux générateurs de vapeur 24 et 34 par les conduites d'eau d'alimentation 25 et 35. Les pressuriseurs 22 et 32 peuvent relâcher la pression du système.
[0035] Dans un système de réacteur nucléaire 10 de ce type, lorsque, par exemple, la cuve de réacteur 110 est endommagée ou le refroidissement tombe en panne, la circulation du matériau caloporteur ne s’effectue pas et ainsi de suite, et un accident grave peut se produire, au cours duquel la cuve de réacteur 110 se met à fondre sous l’effet de la chaleur produite dans le cœur 112, et il peut y avoir des détériorations.
[0036] Les figures 2A à 2C sont des vues qui montrent l’évolution d’un accident de fusion du cœur d’un réacteur nucléaire.
[0037] En référence aux figures 2A à 2C, lorsque la cuve de réacteur 110 renfermant le cœur 112 est endommagée, le matériau caloporteur contenu dans la cuve de réacteur 110 est transformé en vapeur et peut s’échapper vers une partie endommagée. Par conséquent, dans le cas où la chaleur excessive produite dans le cœur 112 n’est pas réduite et la température du cœur 112 dépasse le point de fusion, l’évolution de la fusion du cœur 112 peut provoquer la fusion du matériau du cœur 114. Etant donné que la température du matériau de cœur 114 en fusion est très élevée, la cuve de réacteur 110 peut entrer en fusion et le matériau de cœur 114 fondu peut pénétrer dans la partie inférieure de la cuve de réacteur 110 et s’écouler hors de la cuve 110.
[0038] Ce type d’accident est un accident très grave. Un système général de réacteur nucléaire 10 est doté d’un système de sûreté par lequel la réaction du cœur 112 est arrêtée et le matériau caloporteur est rapidement complété afin d'abaisser la température du cœur 112 avant que le matériau de cœur fondu 114 ne s'échappe vers l'extérieur de la cuve de réacteur 110, mais dans certains cas il peut être difficile d’empêcher la fuite du matériau de cœur fondu 114. En cas de fuite du matériau de cœur fondu 114, il est important de refroidir le plus rapidement possible ce matériau fondu 114.
[0039] Le dispositif de refroidissement pour un matériau de noyau fondu selon les modes de réalisation est un dispositif permettant de refroidir le matériau de cœur fondu 114 le plus rapidement possible.
[0040] La figure 3 est une vue représentant une coupe transversale d'un dispositif de refroidissement pour un matériau de cœur fondu, conforme à un mode de réalisation, et les figures 4A et 4B sont des vues illustrant un mode de fonctionnement du dispositif de refroidissement pour un matériau de cœur fondu selon la figure 3. D’autre part, la figure 5 est une vue montrant une coupe transversale d'un dispositif de refroidissement pour un matériau de cœur fondu selon un mode de réalisation. Les figures 6A et 6B sont des vues représentant des exemples d'un récipient de matériau de refroidissement selon un mode de réalisation, les figures 7A et 7B sont des vues d’un exemple d'un récipient de matériau de refroidissement et d’une structure de raccordement de récipients selon un mode de réalisation, les figures 8A et 8B sont des vues illustrant un exemple de première grille selon un mode de réalisation, et la figure 9 est une vue illustrant un exemple d'une première grille, d’une deuxième grille et d’une troisième grille du dispositif de refroidissement pour un matériau de cœur en fusion selon un mode de réalisation.
[0041] Un dispositif de refroidissement 100 pour un matériau de cœur fondu comprend :
deux ou plusieurs récipients de matériau de refroidissement 120 disposés sous la cuve de réacteur 110, renfermant le cœur 112, et contenant un matériau de refroidissement ; une première grille 130 disposée sous les deux ou plusieurs récipients de matériau de refroidissement 120 et comportant deux ou plusieurs premiers trous débouchants 132 ; et une deuxième grille 140 disposée sous la première grille 130 et comportant deux ou plusieurs deuxièmes trous débouchants 142. En outre, le dispositif de refroidissement 100 pour un matériau de cœur fondu comprend une troisième grille 150 disposée sous la deuxième grille 140 et comportant deux ou plusieurs troisièmes trous débouchants 152.
[0042] Le cas dans lequel le dispositif de refroidissement 100 pour un matériau de cœur fondu comporte trois grilles 130, 140 et 150 est illustré dans les figures 3 à 5 pour faciliter les explications, mais le dispositif de refroidissement 100 pour un matériau de cœur fondu conforme aux modes de réalisation peut comprendre deux ou quatre ou plusieurs grilles.
[0043] Le dispositif de refroidissement 100 pour un matériau de cœur fondu est fondamentalement compris dans une structure de support de matériau de cœur fondu 160. Cette structure de support de matériau fondu 160 est plongée dans un réservoir de liquide de refroidissement 170 contenant un liquide de refroidissement 172, et le liquide de refroidissement 172 peut être introduit dans la structure de support de matériau en fusion 160, si cela est nécessaire.
[0044] Le récipient de matériau de refroidissement 120 présente une paroi extérieure 122 et contient un matériau de refroidissement. Le matériau de refroidissement peut comprendre un fluide de refroidissement 124 tel que de l'eau ou autre (voir la figure 6A) et peut comporter du bore 126 et du gaz non condensable 128 (voir la figure 6B). D’autre part, bien que cela ne soit pas montré, le matériau de refroidissement peut comprendre le fluide de refroidissement 124 et le gaz non condensable 128.
[0045] Lorsque le matériau de cœur fondu 114 s’échappe vers l’extérieur de la cuve de réacteur 110 et est en contact avec les récipients de matériau de refroidissement 120, le matériau de refroidissement se dilate et explose, ce qui a pour effet que le matériau de cœur fondu 114 est broyé et fragmenté, de sorte que des fragments 116 de matériau de cœur fondu sont formés.
[0046] Dans le cas où le matériau de refroidissement comporte le bore 126 et le gaz non condensable 128, le bore 126 empêche une réaction en chaîne du matériau de cœur fondu 114 comportant un matériau nucléaire. La force explosive est augmentée par le gaz non condensable 128, de sorte que le matériau de cœur fondu 114 peut être broyé efficacement et les fragments du matériau de cœur fondu peuvent être dispersés dans un large rayon. Ici, le gaz non condensable 126 peut comprendre l’azote (N2) ou un gaz inerte, sans être limité à ceux-ci.
[0047] Même dans le cas où le matériau de refroidissement comprend le fluide de refroidissement 124 et le gaz non condensable 128, la force explosive est augmentée par le gaz non condensable 128, de sorte que le matériau de cœur fondu 114 peut être broyé de manière efficace.
[0048] La paroi extérieure 122 du récipient de matériau de refroidissement 120 peut comprendre un matériau métallique, un matériau non métallique ou similaire et peut présenter différentes épaisseurs et résistances dans une plage dans laquelle le récipient de matériau de refroidissement peut exploser lorsque le matériau de refroidissement contenu dans le récipient de matériau de refroidissement 120 se dilate par transfert thermique.
[0049] La section transversale du récipient de matériau de refroidissement 120 peut être de forme ovale ou polygonale et peut avoir différentes tailles. Les récipients de matériau de refroidissement 120 peuvent être installés de manière aléatoire et peuvent être disposés sous une forme prédéfinie. A titre d'exemple, le récipient de matériau de refroidissement 120 peut avoir une forme sphérique ou cubique et peut être disposé dans une structure multicouche comportant au moins deux couches, sans être limité à cette configuration.
[0050] Les récipients de matériau de refroidissement 120 qui sont adjacents les uns aux autres peuvent être reliés entre eux par des structures de raccordement de récipients 129. Les récipients de matériau de refroidissement 120 qui sont disposés dans la même couche et sont adjacents les uns aux autres peuvent être reliés entre eux par les structures de raccordement de récipients 129 (voir la figure 7A). Les récipients de matériau de refroidissement 120 qui sont disposés dans des couches différentes et sont adjacents les uns aux autres peuvent être reliés entre eux par les structures de raccordement de récipients 129 (voir la figure 7B).
[0051] La densité spécifique du matériau de cœur fondu 114 est beaucoup plus élevée que celle du récipient de matériau de refroidissement 120. Par conséquent, lorsque le matériau de cœur fondu 114 fuit à l'extérieur de la cuve de réacteur 110 et est en contact avec les récipients de matériau de refroidissement 120, les récipients 120 peuvent soudainement se mettre à flotter (se déplacer vers le haut). Cela peut avoir pour résultat que le matériau de cœur fondu 114 qui s’échappe ne soit pas broyé de manière efficace.
[0052] Le phénomène où les récipients de matériau de refroidissement 120 se mettent soudainement à flotter peut être réduit à un minimum par les structures de raccordement de récipients 129. De ce fait, le matériau de cœur fondu 114 qui s’est échappé peut être fragmenté de manière efficace.
[0053] La structure de raccordement de récipients 129 peut par exemple comprendre le même matériau que la paroi extérieure 122 du récipient de matériau de refroidissement
120, mais sans s’y limiter, et elle peut comporter différents matériaux. D’autre part, si nécessaire, la structure de raccordement de récipients 129 peut avoir différents longueurs, diamètres ou épaisseurs.
[0054] Les fragments de matériau de cœur fondu 116 peuvent être dispersés largement et de manière uniforme sur la première grille 130, la deuxième grille 140, la troisième grille 150 et une surface inférieure de la structure de support de matériau de cœur fondu 160 et peuvent être refroidis par le fluide de refroidissement 172 introduit depuis le réservoir de fluide de refroidissement 170.
[0055] Le matériau de cœur fondu 114 peut être aggloméré en raison de son poids et de sa viscosité. Toutefois, dans le cas où le dispositif de refroidissement 100 pour un matériau de cœur fondu selon le mode de réalisation est appliqué au système de réacteur nucléaire, le matériau de cœur fondu 114 est broyé par les récipients de matériau de refroidissement 120 et deux ou plusieurs grilles 130, 140 et 150, et les fragments de matériau de cœur fondu 116 sont largement dispersés, de façon à réduire à un minimum le phénomène d’agglomération. Par ailleurs, comme le matériau de cœur fondu 114 est broyé, sa superficie se trouve augmentée. Cela permet d’augmenter la vitesse et l’efficacité de refroidissement du matériau de cœur fondu 114.
[0056] Afin de disperser plus largement les fragments de matériau de cœur fondu 116 qui ont été fragmentés par les récipients de matériau de refroidissement 120, deux ou plusieurs grilles 130, 140 et 150 peuvent être disposées sous les récipients de matériau de refroidissement 120. Ces grilles 130, 140 et 150 comportent respectivement deux ou plusieurs trous débouchants 132, 142 et 152. Ces trous débouchants 132, 142 et 152 peuvent être conçus de manière à ce que la taille moyenne de chacun des trous 132, 142 et 152 diminue dans la direction allant de haut en bas.
[0057] A titre d’exemple, la première grille 130, la deuxième grille 140 et la troisième grille 150 peuvent être disposées les unes à la suite des autres sous les récipients de matériau de refroidissement 120, dans la direction allant de haut en bas. La taille moyenne de deux ou plusieurs premiers trous débouchants 132 peut être supérieure à la taille moyenne de deux ou plusieurs deuxièmes trous débouchants 142, et la taille moyenne de deux ou plusieurs deuxièmes trous débouchants 142 peut être supérieure à la taille moyenne de deux ou plusieurs troisièmes trous débouchants 152.
[0058] Dans le cas où la taille du fragment de matériau de cœur fondu 116 devient inférieure à celle du premier trou débouchant 132 de la première grille 130, le fragment de matériau de cœur fondu 116 peut traverser la deuxième grille 140. D’autre part, dans le cas où la taille du fragment de matériau de cœur fondu 116 devient supérieure à celle du deuxième trou débouchant 142 de la deuxième grille 140, le fragment de matériau de cœur fondu 116 peut être disposé sur la deuxième grille 140. Par ailleurs, dans le cas où la taille du fragment de matériau de cœur fondu 116 devient inférieure à celle du deuxième trou débouchant 142 de la deuxième grille 140, le fragment de matériau de cœur fondu 116 peut traverser le deuxième trou débouchant 142. De façon similaire, après avoir traversé le deuxième trou débouchant 142, les fragments de matériau de cœur fondu 116 peuvent traverser le troisième trou débouchant 152 de la troisième grille 150, ou bien ils peuvent ne pas le traverser (voir la figure 4A). Par conséquent, la taille moyenne des fragments de matériau de cœur fondu 116 disposés sur la première grille 130 peut être supérieure à la taille moyenne des fragments de matériau de cœur fondu 116 disposés sur la deuxième grille 140. La taille moyenne des fragments de matériau de cœur fondu 116 disposés sur la deuxième grille 140 peut être supérieure à celle des fragments de matériau de cœur fondu 116 disposés sur la troisième grille 150. [0059] Pour résumer, les fragments de matériau de cœur fondu 116 broyés par l’explosion des récipients de matériau de refroidissement 120 peuvent être disposés sur la première grille 130, sur la deuxième grille 140, sur la troisième grille 150 et sur une surface intérieure de la structure de support de matériau de cœur fondu 160. Par conséquent, le matériau de cœur fondu 114 est séparé en fragments de matériau de cœur fondu 116. Ces fragments 116 peuvent être dispersés largement par la première grille 130, la deuxième grille 140 et la troisième grille 150. Ainsi, étant donné que la zone de contact entre les fragments de matériau de cœur fondu 116 et le liquide de refroidissement 172 devient grande à mesure que le liquide de refroidissement 172 est amené à la structure de support de matériau de cœur fondu 160, à travers un passage d’introduction de produit de refroidissement 162, la vitesse et l’efficacité de refroidissement du matériau de cœur fondu 114 sont augmentées davantage.
[0060] La structure de support de matériau de cœur fondu 160 est disposée sous la troisième grille 150, et peut comprendre deux ou plusieurs passages d’introduction de fluide de refroidissement 162 dans lesquels le liquide de refroidissement 172 est introduit depuis le réservoir de liquide de refroidissement 170.
[0061] La taille maximale du premier trou débouchant 132 peut être inférieure à la taille minimale du récipient de matériau de refroidissement 120. De ce fait, le récipient de matériau de refroidissement 120 peut être disposé de façon stable sur la première grille. Par exemple, la taille maximale du premier trou débouchant 132 peut être inférieure à environ 10 cm.
[0062] Deux ou plusieurs premiers trous débouchants 132 peuvent avoir la même taille, deux ou plusieurs deuxièmes trous débouchants 142 peuvent avoir la même taille, et deux ou plusieurs troisièmes trous débouchants 152 peuvent avoir la même taille (voir la figure 8A).
[0063] Le premier trou débouchant 132, le deuxième trou débouchant 142 et le troisième trou débouchant 152 peuvent avoir des tailles différentes.
[0064] A titre d’exemple, n’importe quels premiers trous débouchants 132 parmi deux ou plusieurs premiers trous débouchants 132 peuvent avoir des tailles différentes, n’importe quels deuxièmes trous débouchants 142 parmi deux ou plusieurs deuxièmes trous débouchants 142 peuvent avoir des tailles différentes, et n’importe quels troisièmes trous débouchants 152 parmi deux ou plusieurs troisièmes trous débouchants 152 peuvent avoir des tailles différentes.
[0065] Selon un autre exemple, la taille du premier trou débouchant 132 peut être augmentée à partir du centre de la première grille 130, en direction de la partie extérieure de la première grille 130 (voir la figure 8B), la taille du deuxième trou débouchant 142 peut être augmenté à partir du centre de la deuxième grille 140, en direction de la partie extérieure de la deuxième grille 140, et la taille du troisième trou débouchant 152 peut être augmentée à partir du centre de la troisième grille 150, en direction de la partie extérieure de la troisième grille 150. Dans la figure 8B, seule la première grille 130 est représentée pour faciliter la description, mais le deuxième trou débouchant 142 et le troisième trou débouchant 152 peuvent avoir des tailles différentes.
[0066] A titre d’exemple, puisqu’une grosse particule relativement massive a tendance à se déplacer sur une plus grande distance en raison de sa masse d’inertie, les tailles des trous débouchants 132, 142 et 152 des grilles 130, 140 et 150 peuvent être augmentées progressivement à partir du centre des grilles 130, 140 et 150, respectivement en direction de la partie extérieure des grilles 130, 140 et 150, lorsque le matériau de cœur fondu 114 est broyé par la dilatation et l’explosion du récipient de matériau de refroidissement 120. De cette manière, les fragments de matériau de cœur fondu 116 peuvent être dispersés largement et de façon uniforme.
[0067] Le premier trou débouchant 132, le deuxième trou débouchant 142 et le troisième trou débouchant 152 peuvent avoir des sections transversales de formes différentes. Par exemple, la section transversale du premier trou débouchant 132, la section transversale du deuxième trou débouchant 142 et la section transversale du troisième trou débouchant 152 peuvent être conçues respectivement avec une forme polygonale ou une forme ovale.
[0068] Chacune des première 130, deuxième 140 et troisième 150 grilles du dispositif de refroidissement 100 pour un matériau de cœur fondu peuvent être parallèles à un plan horizontal, ou au moins une partie de la première grille 130, de la deuxième grille 140 et de la troisième grille 150 peut avoir une forme inclinée par rapport au plan horizontal. Les figures 3 à 4B illustrent le cas où le dispositif de refroidissement 100 pour un matériau de cœur fondu présente des grilles 130, 140 et 150 qui sont parallèles au plan horizontal. La figure 5 représente le cas où les grilles 130, 140 et 150 du dispositif de refroidissement 100 pour un matériau de cœur fondu ont chacune une forme inclinée (en forme de montagne). Toutefois, le dispositif de refroidissement 100 pour un matériau de cœur fondu n’est pas limité à la forme montrée et peut avoir n’importe quelle forme, dans la mesure où il permet de disperser de façon appropriée le matériau de cœur fondu 114. Ici, le plan horizontal désigne un plan parallèle à une première direction des figures 3 et 5.
[0069] Le cas dans lequel la première grille 130, la deuxième grille 140 et la troisième grille 150 présentent toutes la même inclinaison est représenté dans la figure 5. Néanmoins, il est également possible de prévoir le cas où la première grille 130 est parallèle au plan horizontal et la deuxième grille 140 et la troisième grille 150 sont inclinées par rapport au plan horizontal, de même qu’il est possible de prévoir que seulement une partie des grilles 130, 140 et 150 soit inclinée par rapport au plan horizontal.
[0070] La taille ou la superficie totale de la première grille 130, la taille ou la superficie totale de la deuxième grille 140 et la taille ou la superficie totale de la troisième grille 150 peuvent être différentes les unes des autres.
[0071] A titre d’exemple, la superficie d’une section transversale (section transversale perpendiculaire à une deuxième direction des figures 3 et 5) de la deuxième grille 140 située en face de la cuve de réacteur 110 peut être supérieure à la superficie d’une section transversale (section transversale perpendiculaire à la deuxième direction des figures 3 et 5) de la première grille 130 située en face de la cuve de réacteur 110. La superficie d’une section transversale (section transversale perpendiculaire à la deuxième direction des figures 3 et 5) de la troisième grille 150 située en face de la cuve de réacteur 110 peut être supérieure à la superficie de la section transversale (section transversale perpendiculaire à la deuxième direction des figures 3 et 5) de la deuxième grille 140 située en face de la cuve de réacteur 110.
[0072] Dans ce cas, puisque les grilles 130, 140 et 150 sont disposées les unes à la suite des autres dans l’ordre croissant de taille ou de superficie, les fragments de matériau de cœur fondu 116 peuvent être dispersés de façon plus stable à mesure qu’ils se déplacent vers le bas.
[0073] En référence à la figure 9, la première grille 130 peut en outre comprendre une première grille de surface latérale 134, disposée sur au moins un côté de celle-ci, et un premier trou débouchant de surface latérale 136. D’autre part, la deuxième grille 140 peut en outre comprendre une deuxième grille de surface latérale 144, disposée sur au moins un côté de celle-ci, et un deuxième trou débouchant de surface latérale 146. Et enfin, la troisième grille 150 peut en outre comprendre une troisième grille de surface latérale 154, disposée sur au moins un côté de celle-ci, et un troisième trou débouchant de surface latérale 156.
[0074] A titre d’exemple, les premières grilles de surface latérale 134 peuvent être disposées sur toutes les parties des bords de la première grille 130, les deuxièmes grilles de surface latérale 144 peuvent être disposées sur toutes les parties des bords de la deuxième grille 140, et les troisièmes grilles de surface latérale 154 peuvent être disposées sur toutes les parties des bords de la troisième grille 150. Dans ce cas, la première grille 130, la deuxième grille 140 et la troisième grille 150 peuvent avoir globalement la forme d’un panier.
[0075] Lorsque les grilles de surfaces latérales 134, 144 et 154 existent, les fragments de matériau de cœur fondu 116 peuvent être disposés sur ces grilles 134, 144 et 154, et de ce fait les fragments de matériau de cœur fondu 116 peuvent être dispersés plus largement et la zone de contact entre les fragments 116 et le liquide de refroidissement 172 peut encore être augmentée. Cela a pour conséquence que la vitesse de refroidissement et l’efficacité de refroidissement du matériau de cœur fondu 114 peuvent être augmentées davantage.
[0076] Même lorsque les grilles de surfaces latérales 134, 144 et 154 sont prévues, comme le montre la figure 9, la taille totale de la deuxième grille 140 peut être supérieure à celle de la première grille 130, et la taille totale de la troisième grille 150 peut être supérieure à celle de la deuxième grille 140.
[0077] La première grille 130, la deuxième grille 140 et la troisième grille 150 peuvent comporter un matériau métallique ou un matériau en alliage ayant une température de fusion supérieure à environ 2 000 °C, qui est la température de fusion du cœur 112. Par exemple, la première grille 130, la deuxième grille 140 et la troisième grille 150 peuvent comporter un matériau à base de tungstène.
[0078] Le dispositif de refroidissement 100 pour un matériau de cœur fondu conforme au mode de réalisation comprenant le récipient de matériau de refroidissement 120 et deux ou plusieurs grilles 130, 140 et 150 peuvent être utilisés dans l’installation existante d’un réacteur nucléaire. Par conséquent, il est possible de réaliser des économies en termes de coûts et d’espace, sans qu’il soit nécessaire de prévoir des mesures de sécurité supplémentaires en termes d’espace, et de se préparer à un accident grave avec des fuites du matériau de cœur fondu, en utilisant simplement le dispositif de refroidissement pour un matériau de cœur fondu dans l’installation existante d’un réacteur nucléaire.
[0079] Bien que la présente invention ait été décrite en relation avec des exemples de réalisation qui sont à l’heure actuelle considérés comme pouvant être mis en pratique, il convient de noter que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation exposés.
< Description des quelques symboles >
[0080] 10 : Système de réacteur nucléaire [0081] 22, 32 : Pressuriseur [0082] 23, 33 : Conduite de vapeur [0083] 24, 34 : Générateur de vapeur [0084] 25, 35 : Conduite d’eau d’alimentation [0085] 26, 36 : Pompe de circulation de matériau de refroidissement
| [0086] | 110 |
| [0087] | 112 |
| [0088] | 114 |
| [0089] | 120 |
| [0090] | 122 |
| [0091] | 124 |
| [0092] | 126 |
| [0093] | 128 |
| [0094] | 130 |
| [0095] | 132 |
| [0096] | 140 |
| [0097] | 142 |
| [0098] | 150 |
| [0099] | 152 |
| [0100] | 160 |
| [0101] | 162 |
| [0102] | 170 |
| [0103] | 172 |
Cuve de réacteur
Cœur
Matériau de cœur fondu
Récipient de matériau de refroidissement
Paroi extérieure
Fluide de refroidissement
Bore
Gaz non condensable
Première grille
Premier trou débouchant
Deuxième grille
Deuxième trou débouchant
Troisième grille
Troisième trou débouchant
Structure de support de matériau de cœur fondu
Passage d’introduction de liquide de refroidissement
Réservoir de liquide de refroidissement
Liquide de refroidissement
Claims (1)
-
Revendications [Revendication 1] Dispositif de refroidissement (100) pour un matériau de cœur fondu (114), comprenant : deux ou plusieurs récipients de matériau de refroidissement (120) disposés sous une cuve de réacteur (110), comportant un cœur de réacteur nucléaire (112), et comportant un matériau de refroidissement ; une première grille (130) disposée sous les deux ou plusieurs récipients pour matériau de refroidissement (120) et comportant deux ou plusieurs premiers trous débouchants (132) ; et une deuxième grille (140) disposée sous la première grille (130) et comportant deux ou plusieurs deuxièmes trous débouchants (142), dans lesquels la taille moyenne des deux ou plusieurs premiers trous débouchants (132) étant supérieure à la taille moyenne des deux ou plusieurs deuxièmes trous débouchants (142). [Revendication 2] Dispositif de refroidissement (100) selon la revendication 1, comprenant en outre : une troisième grille (105) disposée sous la deuxième grille (140) et comportant deux ou plusieurs troisièmes trous débouchants (152), la taille moyenne des deux ou plusieurs deuxièmes trous débouchants (142) étant supérieure à la taille moyenne des deux ou plusieurs troisièmes trous débouchants (152). [Revendication 3] Dispositif de refroidissement (100) selon la revendication 2, dans lequel : deux premiers trous débouchants quelconques parmi les deux ou plusieurs premiers trous débouchants (132) présentent des tailles différentes, deux deuxièmes trous quelconques parmi les deux ou plusieurs deuxièmes trous débouchants (142) présentent des tailles différentes, ou deux troisièmes trous débouchants quelconques parmi les deux ou plusieurs troisièmes trous débouchants (152) présentent des tailles différentes. [Revendication 4] Dispositif de refroidissement (100) selon la revendication 3, dans lequel : la taille des premiers trous débouchant (132) est augmentée à partir du centre de la première grille (130) en direction d’une partie extérieure de la première grille (130), la taille des deuxièmes trous débouchant (142) est augmentée à partir du centre de la deuxième grille (140) en direction d’une partie extérieure de la deuxième grille (140), ou la taille des troisièmes trous débouchant (152) est augmentée à partir du centre de la troisième grille (150) en direction d’une partie extérieure de la troisième grille (150). [Revendication 5] Dispositif de refroidissement (100) selon la revendication 3, dans lequel : la taille maximale du premier trou débouchant (132) est inférieure à une taille minimale du récipient de matériau de refroidissement (120). [Revendication 6] Dispositif de refroidissement (100) selon la revendication 5, dans lequel : la taille maximale du premier trou débouchant (132) est inférieure à 10 [Revendication 7] cm. Dispositif de refroidissement (100) selon la revendication 2, dans lequel : chacune des sections parmi une section transversale du premier trou débouchant (132), une section transversale du deuxième trou débouchant (142) et une section transversale du troisième trou débouchant (152) présente une forme polygonale ou une forme ovale. [Revendication 8] Dispositif de refroidissement (100) selon la revendication 2, dans lequel : la superficie d’une section transversale de la deuxième grille (140) située en face de la cuve de réacteur (110) est supérieure à la superficie d’une section transversale de la première grille (130) située en face de la cuve de réacteur (110), et la superficie d’une section transversale de la troisième grille (150) située en face de la cuve de réacteur (110) est supérieure à la superficie d’une section transversale de la deuxième grille (140) située en face de la cuve de réacteur (110). [Revendication 9] Dispositif de refroidissement (100) selon la revendication 2, dans lequel : chacune des grilles parmi la première grille (130), la deuxième grille (140) et la troisième grille (150) est parallèle à un plan horizontal, ou au moins une partie de la première grille (130), de la deuxième grille (140) et de la troisième grille (150) est inclinée par rapport au plan horizontal. [Revendication 10] Dispositif de refroidissement (100) selon la revendication 2, dans lequel : la première grille (130) comprend en outre une première grille de surface latérale (134), disposée sur au moins un côté de celle-ci, et un premier trou débouchant de surface latérale (136) disposé dans la première grille de surface latérale (134), la deuxième grille (140) comprend en outre une deuxième grille de surface latérale (144), disposée sur au moins un côté de celle-ci, et un deuxième trou débouchant de surface latérale (146) disposé dans la deuxième grille de surface latérale (144), et la troisième grille (150) comprend en outre une troisième grille de surface latérale (154), disposée sur au moins un côté de celle-ci, et un troisième trou débouchant de surface latérale (156) disposé dans la troisième grille de surface latérale (154).[Revendication 11] Dispositif de refroidissement (100) selon la revendication 1, comprenant en outre :une structure de raccordement de récipient (129) qui relie les deux ou plusieurs récipients de matériau de refroidissement (120) adjacents l’un à l’autre.[Revendication 12] Dispositif de refroidissement (100) selon la revendication 2, comprenant en outre :une structure de support de matériau de cœur fondu (160), disposée sous la troisième grille (150) et comportant deux ou plusieurs passages d’introduction de fluide de refroidissement (162) dans lesquels un liquide de refroidissement (172) est introduit depuis un réservoir de liquide de refroidissement (170).
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