WO1998001864A1 - Nuclear reactor comprising a vessel in which is located the reactor core and method for cooling the reactor core after the reactor has stopped - Google Patents

Nuclear reactor comprising a vessel in which is located the reactor core and method for cooling the reactor core after the reactor has stopped Download PDF

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WO1998001864A1
WO1998001864A1 PCT/FR1997/001213 FR9701213W WO9801864A1 WO 1998001864 A1 WO1998001864 A1 WO 1998001864A1 FR 9701213 W FR9701213 W FR 9701213W WO 9801864 A1 WO9801864 A1 WO 9801864A1
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cover
core
tank
nuclear reactor
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PCT/FR1997/001213
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Nicolaas Bonhomme
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Framatome
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/18—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00—Reactor types
    • G21C1/04—Thermal reactors ; Epithermal reactors
    • G21C1/06—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated
    • G21C1/08—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated moderator being highly pressurised, e.g. boiling water reactor, integral super-heat reactor, pressurised water reactor
    • G21C1/086—Pressurised water reactors
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00—Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/02—Details
    • G21C13/06—Sealing-plugs
    • G21C13/073—Closures for reactor-vessels, e.g. rotatable
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    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • Nuclear reactor comprising a vessel in which the reactor core is placed and method for cooling the reactor core when it is stopped
  • the invention relates to a nuclear reactor comprising a vessel in which the reactor core is placed and a method of cooling the core after the reactor has been shut down.
  • Nuclear reactors which comprise a core constituted by fuel assemblies disposed inside a vessel of overall cylindrical shape disposed with its vertical axis and closed at its upper part by a vessel cover which can be removed to access inside the nuclear reactor vessel, in particular for recharging the core after shutdown and cooling of the nuclear reactor.
  • the reactor core is placed inside a core envelope produced in the form of a metallic ferrule in the form cylindrical arranged coaxially within the nuclear reactor vessel and resting, via its upper end portion, on an inner peripheral portion of the vessel, below the vessel cover.
  • Such nuclear reactors and in particular nuclear pressurized water reactors comprise a circuit for cooling the core of the reactor in communication with the internal volume of the vessel in which the cooling fluid which is constituted, for example, by circulation, is circulated. pressurized water.
  • primary circuit will mean the cooling circuit of the reactor core and “primary fluid re ", the coolant circulating in the primary circuit.
  • heat exchange means between the primary coolant of the reactor and a secondary fluid, these heat exchange means generally being constituted by steam generators making it possible to heat and vaporize l feed water using the heat taken from the heart by the primary fluid.
  • the rods for controlling the reactivity of the core of the nuclear reactor generally penetrate into the interior volume of the vessel, inside adapta - crossings for the cover of the tank. In this case, the control rods penetrate into the core of the nuclear reactor, by being introduced into the upper end of the core.
  • the nuclear reactor After the nuclear reactor has been shut down, by introducing the control rods into the core in their maximum insertion position, the nuclear reactor produces residual power and the primary circuit is always at high pressure and at high temperature.
  • the core and the primary circuit are cooled by using the steam generators and by maintaining circulation of the cooling fluid in the primary circuit by means of circulation pumps.
  • the cooling of the nuclear reactor core and the depressurization of the primary circuit are carried out as described above, using means for cooling the primary circuit generally constituted by steam generators, until the pressure in the circuit primary reaches around 25 bars.
  • This cooling by the steam generators cannot however be continued until the opening of the vessel in nuclear reactors of known type because, to allow this opening, the water level in the primary circuit must be lowered by - below the tube bundle of the generators steam, which prevents the use of these for heat transfer.
  • RRA circuit auxiliary cooling circuit
  • the RRA circuit has a relatively complex structure and a certain size, this circuit comprising in particular heat exchange means and pumps.
  • this circuit comprising in particular heat exchange means and pumps.
  • the primary cooling fluid is drawn in and discharged through the nozzles, which requires the presence of valves and valves to close the RRA circuit, before the nuclear reactor is returned to normal operation.
  • the object of the invention is therefore to propose a nuclear reactor comprising a vessel closed at its upper part by a vessel cover, in which the core of the nuclear reactor is disposed, inside a substantially cylindrical-shaped casing disposed with its vertical axis inside the tank and resting via its upper end part, on an internal peripheral part of the tank, a cooling circuit of the core in communication with the internal volume of the vessel in which the cooling fluid circulates and comprising means for heat exchange between the reactor coolant and a secondary fluid, as well as a plurality of reactivity control bars of the core passing through a lower bottom of the vessel, this nuclear reactor making it possible to shut down the nuclear reactor cold without using an auxiliary cooling circuit and to operate the reactor, in a stable manner, under pressure conditions and more favorable temperatures than those prevailing in a pressurized water nuclear reactor.
  • the nuclear reactor according to the invention further comprises a removable internal cover for closing the upper part of the core casing disposed directly above the cover of the vessel.
  • Figure 1 is an elevational and sectional view of a nuclear reactor according to the invention.
  • Figures 2A and 2B are partial sectional views of the cover area of the nuclear reactor vessel shown in Figure 1, respectively during normal operation of the nuclear reactor and before a d errier ph ase of a cold shutdown of the reactor.
  • the nuclear reactor according to one invention of have the tank is equipped with an inner lid may be a reactor nuc the ea i er of known type comprising a circu it d e re f ro idi ng on which are placed an d means 'é ⁇ c h angel ec h alue such as steam generators e of for example a nuclear reactor water type under pres ⁇ s i on, or a nuclear reactor of a type ent i ⁇ new era ment such as described in a eman d d e d castle, about patent by a company Framatome the same j that has our present application.
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  • Cepen of ant the present application can be appl i quer both a reactor nuc the new éaire as shown in Figure 1 at a water nuclear reactor known type of pressure. I n any event, an inner cover is placed inside th e vessel and cooling the reactor Until the j m i is at cold shutdown may be performed without using an auxiliary circuit.
  • Nuclear reactors of the invention can of onc present structure ral e a reac ⁇ water nuclear tor under pressure; However, years of this case, the bars e control of nuclear reactions to ntérieur i o f the reactor core must be brought into the vessel through the lower base and not through the cover, so as to allow the fitting of a cover above the heart.
  • the nuclear reactor of a new type part of the primary circuit of which is shown in FIG. 1, comprises a vessel 1 which can be substantially similar to the vessel of a pressurized water nuclear reactor.
  • the tank 1 is of generally cylindrical shape and closed at its lower part by a hemispherical curved bottom 1a.
  • the tank further comprises a cover for closing its upper part, also of hemispherical shape, coming to rest on the flat upper part of a ferrule 1b of the tank defining the joint plane of the cover 2.
  • the cover 2 is fixed on the ferrule lb by studs.
  • the core of the reactor 3 consisting of juxtaposed fuel assemblies is placed inside the tank 2 in which it is supported by an assembly 4 called lower internal equipment of the reactor.
  • the lower internal equipment 4 comprises in particular a core casing 5 of cylindrical shape disposed inside the tank, coaxially with respect to the cylindrical rings of the tank.
  • the core envelope 5 comprises, at its upper end, as it can be seen in particular in FIGS. 2A and 2B, a support flange 5a which rests, in the service position of the core envelope, on a bearing surface machined bearing in the upper shell lb of the tank, slightly below the joint plane of the cover 2.
  • FIG. 1 one of the branches of the primary cooling circuit of the reactor is shown, on which is placed a steam generator 6 which comprises a bundle of tubes 7 disposed inside the envelope of the steam generator , each of the tubes of the bundle 7 in the form of a pin having two branches, the ends of which are fixed in a tubular plate 8 integral with the envelope of the steam generator 6.
  • a steam generator 6 which comprises a bundle of tubes 7 disposed inside the envelope of the steam generator , each of the tubes of the bundle 7 in the form of a pin having two branches, the ends of which are fixed in a tubular plate 8 integral with the envelope of the steam generator 6.
  • the steam generator comprises a water box 9 separated into two compartments by a partition 10.
  • Each of the tubes of the bundle 7 has a branch passing through an opening of the tubular plate so as to open into a first compartment of the water box 9 and a second branch passing through the tubular plate 8, so as to open into a second compartment of the water box 9.
  • the interior volume of the water box 9 and the interior volume of the tubes of the bundle 7 constitute the primary part of the steam generator which is placed in communication by primary pipes with the interior volume of the tank 1.
  • a first pipe, or hot branch 11 is connected at one of its ends to the core casing 5, so as to open into a chamber 13 delimited by the core casing 5 above the core 3 of the reactor nuclear and, at its other end, to the partition 10 of the water box 9 of the steam generator, so as to lead into a first compartment of the water box 9 or inlet compartment receiving the cooling water from the reactor nuclear that has been heated in the core on contact with the fuel assemblies.
  • the chamber 13, above the core 3 can be arranged a set of anti-takeoff holding assemblies of the heart, called upper internal equipment.
  • a second primary pipe 12 is connected at one of its ends to the wall of the tank 2 at the level a connection tube and, at its other end, to the water box 9 of the steam generator, so as to open into a second compartment of the water box or outlet compartment in which is recovered the cooling water of the reactor having circulated in the bundle of tubes 7 to ensure the heating and the vaporization of feed water.
  • the primary pipes 11 and 12 connected to a steam generator 6 and constituting a loop of the primary circuit are arranged coaxially one with respect to the other.
  • the nuclear reactor has at least two loops on each of which is placed a steam generator.
  • the nuclear reactor of a new type shown in FIG. 1 does not include a pressurizer, such a component being used in the case of pressurized water nuclear reactors to maintain a pressure higher than the saturation pressure of the water. in the primary circuit.
  • the primary cooling water is circulated inside the primary circuit by pumps 15 whose drive motor is arranged outside the tank and which comprise a drive shaft of the rotary part of the pump placed inside the tank, passing in leaktight manner through the bottom of the tank.
  • Bottom tank crossings also allow the passage of control rod extenders 16 intended to move control rods inside the core 3 of the nuclear reactor in order to adjust the reactivity of the core 3.
  • Instrumentation ducts for introducing flow measurement devices into the heart Neutron and temperature also pass through the bottom of the tank.
  • a containment enclosure 17 which can be made of metal sheet surrounds the tank 1, the primary pipes such as 11 and 12 and the water boxes 9 of the steam generators of the various loops of the primary circuit.
  • the confinement enclosure 17 includes a removable cover 23 closing an upper part of the confinement enclosure 17 opening into the bottom of the reactor pool 24.
  • an internal cover 18 comprising a part of substantially hemispherical shape ensures the closure of the upper part of the core envelope 5.
  • the internal cover 18 comprises a flange 18a which comes to rest in service on a flat upper support surface of the flange 5a of the core casing, itself in abutment on a flange machined in the upper ferrule lb of the tank 1 .
  • the cover 18 further comprises a centering rim 18b produced in the form of a ferrule whose outside diameter is very slightly less than the inside diameter of the core casing 5 at the level of the flange 5a.
  • a spring ring 19 is interposed between the bearing surface of the flange 18a of the internal cover 18 and the bearing surface of the upper flange 5a of the core casing 5.
  • the internal cover 18 is held inside the tank, against a vertical thrust, independently of the tank cover 2, by holding pieces 21 arranged so as to be distributed around the axis common to the cover 18 , to the core shell and to the tank 1.
  • Each of the holding pieces 21 of the plurality of pieces arranged along the circumference of the cover and of the tank is supported on the wall of the tank, by its upper end which abuts against the upper edge of an inclined annular cavity 22 towards the inside of the tank and down.
  • the lower end of the holding piece 21 abuts against the bottom of an annular cavity machined in the upper surface of the flange 18a of the internal cover 18.
  • the support ring 20 provides a retention lower ends of the holding pieces 21 which cannot move in service towards the axis of the tank.
  • the internal cover 18 makes it possible to ensure the closing of the upper part of the core casing 5 and the closing of the primary circuit independently of the presence of the tank cover 2, that is to say both in the case where the tank is closed ( Figure 2A) only in the case where the tank is open ( Figure 2B).
  • the internal cover 18 is therefore removable and can be disassembled to give access to the internal part of the core envelope 5 5.
  • the internal cover 18 can be held in place after the removal of the tank cover 2, so as to continue to ensure the closure of the primary circuit. 0
  • the cooling water inside the primary circuit is maintained at a temperature and a pressure which are close to the temperature and the pressure of a point on the boiling curve. water, because an overpressure is not imposed on the primary circuit, by means of a pressurizer.
  • the temperature of the water in the primary circuit, at the outlet of the core 13, can for example be of the order of 318 "C, the pressure of this water at the outlet of the core being from 100 to 110 bars. as the water is very close to its boiling conditions, small amounts of vapor are formed in the hottest part of the primary circuit, leaving the core, which represent approximately 1% of the total mass of water circulating in the primary circuit.
  • the vapor formed separates from the cooling water which enters the piping 11 and comes to accumulate under the internal cover 18.
  • the primary circuit is cooled by circulation of the cooling water in the steam generators 6.
  • the steam generators of the primary circuit can only be used for cooling the water kept in circulation by the pumps in the primary circuit until a limit such that the pressure in the primary circuit at the outlet of the core is still sufficient high to avoid any risk of gas formation in the cooling water in the highest parts of the primary circuit and in particular in the upper part of the pins of the tubes of the steam generator bundles.
  • the nuclear reactor according to the invention comprising an internal cover 18 closing the upper part of the core casing 5, it is possible to remove the cover of the vessel 2 as soon as the pressure in the primary circuit is sufficient lowered so that the internal cover 18 alone can ensure a practically sealed closure or with a low leakage rate, of the upper part of the core casing 5, and that the temperature of the primary circuit and of the structures of the tank and the cover is lowered enough to allow disassembly operations.
  • the tank cover can be removed when the pressure in the cold branches of the primary circuit and at the inlet of the tank is substantially atmospheric, the pressure at the outlet of the core and in the hot branches is around from 2 bars, and the cover temperature is 50 to 70 ° C.
  • Cooling inside the primary circuit can be continued, after removing the tank cover by circulating water in the steam generators.
  • the internal cover 18 and its holding means do not have to withstand very great efforts, insofar as the removal of the tank cover is only carried out when the pressure in the primary circuit at the outlet of the core is close to 2 bars.
  • the cover 23 of the confinement enclosure 17 is dismantled in order to access the tank cover 2, the disassembly of which is carried out. After dismantling the tank cover 2, the swimming pool 24 of the reactor arranged above the tank is filled.
  • the internal cover 18 is then removed under water and the cooling of the core and the structures of the primary circuit is completed by cooling of the pool water which comes into contact with the core and with the structures of the primary circuit. It is therefore possible to carry out all of the operations necessary during a cold shutdown of the nuclear reactor without using an auxiliary cooling circuit when the reactor is shut down.
  • the cover of the tank which is bolted to the upper shell of the tank ensures the maintenance of the internal cover on the upper part of the core casing.
  • the internal cover makes it possible both, during the normal operation of the nuclear reactor, to constitute a reserve of steam ensuring a certain pressurization of the primary circuit and, during a cold shutdown of the nuclear reactor, to dismantle the cover of the tank while the pressure in the primary circuit is still at a level making it possible to avoid degassing of certain parts of the primary circuit.
  • the nuclear reactor according to the invention comprising an internal cover for closing the core envelope can also be a pressurized type reactor, the primary circuit of which comprises a pressurizer for fixing the pressure in the primary circuit to a substantially higher value. at the water saturation pressure at the operating temperature of the primary circuit.
  • control rods of the pressurized water nuclear reactor are introduced through the lower part of the tank, since the internal cover of the tank must be placed above and plumb of the heart.
  • the advantage of using an internal cover lies in the elimination of an auxiliary circuit for cooling the reactor when it is stopped.
  • the pumps for circulating the primary cooling fluid can be placed at the bottom of the tank, as described above, or placed on one of the branches of the circuit loops primary.
  • the invention applies in the case of any nuclear reactor comprising a circuit on which heat exchangers such as steam generators are arranged.

Abstract

The nuclear reactor comprises an internal removable lid (18) for closing the upper part of the core shroud (5), disposed perpendicular to the vessel (2) lid. The reactor can be cooled to be stopped without using the auxiliary cooling circuit by decreasing the temperature and the pressure in the primary circuit to a level at which it is possible to open the vessel. The vessel (2) lid is removed and the reactor well (24) located above the vessel (2) is filled with cooling water. The internal lid (18) is removed and the water filling the reactor well is cooled by coming in contact with the reactor core (3).

Description

Réacteur nucléaire comportant une cuve dans laquelle est disposé le coeur du réacteur et procédé de refroidissement du coeur du réacteur à l'arrêt Nuclear reactor comprising a vessel in which the reactor core is placed and method for cooling the reactor core when it is stopped
L'invention concerne un réacteur nucléaire comportant une cuve dans laquelle est disposé le coeur du réacteur et un procédé de refroidissement du coeur après un arrêt du réacteur. On connaît des réacteurs nucléaires qui comportent un coeur constitué par des assemblages de combustible disposé à l'intérieur d'une cuve de forme globale cylindrique disposée avec son axe vertical et fermée à sa partie supérieure par un couvercle de cuve qui peut être démonté pour accéder à l'intérieur de la cuve du réacteur nucléaire, en particulier pour effectuer le rechargement du coeur après arrêt et refroidissement du réacteur nucléaire.The invention relates to a nuclear reactor comprising a vessel in which the reactor core is placed and a method of cooling the core after the reactor has been shut down. Nuclear reactors are known which comprise a core constituted by fuel assemblies disposed inside a vessel of overall cylindrical shape disposed with its vertical axis and closed at its upper part by a vessel cover which can be removed to access inside the nuclear reactor vessel, in particular for recharging the core after shutdown and cooling of the nuclear reactor.
Dans des réacteurs nucléaires de type connu, en particulier dans des réacteurs nucléaires refroidis par de l'eau sous pression, le coeur du réacteur est disposé à l'intérieur d'une enveloppe de coeur réalisée sous la forme d'une virole métallique de forme cylindrique disposée de manière coaxiale à 1 ' intérieur de la cuve du réac- teur nucléaire et reposant, par l'intermédiaire de sa partie d'extrémité supérieure, sur une partie périphérique interne de la cuve, en-dessous du couvercle de la cuve.In nuclear reactors of known type, in particular in nuclear reactors cooled by pressurized water, the reactor core is placed inside a core envelope produced in the form of a metallic ferrule in the form cylindrical arranged coaxially within the nuclear reactor vessel and resting, via its upper end portion, on an inner peripheral portion of the vessel, below the vessel cover.
De tels réacteurs nucléaires et en particulier les réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent un circuit de refroidissement du coeur du réacteur en communication avec le volume interne de la cuve dans lequel est mis en circulation le fluide de refroidissement qui est constitué par exemple par de l'eau sous pression.Such nuclear reactors and in particular nuclear pressurized water reactors comprise a circuit for cooling the core of the reactor in communication with the internal volume of the vessel in which the cooling fluid which is constituted, for example, by circulation, is circulated. pressurized water.
Par analogie avec les termes employés dans le cas des réacteurs nucléaires à eau sous pression, on appellera, dans tous les cas, "circuit primaire" le circuit de refroidissement du coeur du réacteur et "fluide primai- re", le fluide de refroidissement circulant dans le circuit primaire.By analogy with the terms used in the case of nuclear pressurized water reactors, in all cases the term “primary circuit” will mean the cooling circuit of the reactor core and “primary fluid re ", the coolant circulating in the primary circuit.
Sur le circuit primaire sont disposés des moyens d'échange de chaleur entre le fluide de refroidissement primaire du réacteur et un fluide secondaire, ces moyens d'échange de chaleur étant généralement constitués par des générateurs de vapeur permettant d'échauffer et de vaporiser de l'eau d'alimentation en utilisant la chaleur prélevée dans le coeur par le fluide primaire. Dans ces réacteurs nucléaires, et en particulier dans les réacteurs nucléaires refroidis par de 1 ' eau sous pression, les barres de commande de la réactivité du coeur du réacteur nucléaire pénètrent généralement dans le volume intérieur de la cuve, à l'intérieur d'adapta- teurs de traversée du couvercle de la cuve. Dans ce cas, les barres de commande pénètrent dans le coeur du réacteur nucléaire, en étant introduites dans l'extrémité supérieure du coeur.On the primary circuit are arranged heat exchange means between the primary coolant of the reactor and a secondary fluid, these heat exchange means generally being constituted by steam generators making it possible to heat and vaporize l feed water using the heat taken from the heart by the primary fluid. In these nuclear reactors, and in particular in nuclear reactors cooled by pressurized water, the rods for controlling the reactivity of the core of the nuclear reactor generally penetrate into the interior volume of the vessel, inside adapta - crossings for the cover of the tank. In this case, the control rods penetrate into the core of the nuclear reactor, by being introduced into the upper end of the core.
On a également proposé, dans certains réacteurs nucléaires, d'utiliser des barres de commande de la réactivité du coeur traversant le fond inférieur de la cuve qui se trouve dans une disposition opposée au couvercle, dans la direction axiale de la cuve.It has also been proposed, in certain nuclear reactors, to use rods for controlling the reactivity of the core passing through the lower bottom of the vessel which is in an arrangement opposite the cover, in the axial direction of the vessel.
De même, on a proposé dans certains réacteurs nucléaires, de disposer des pompes de circulation sur le fond inférieur de la cuve.Similarly, it has been proposed in certain nuclear reactors, to have circulation pumps on the lower bottom of the tank.
Quel que soit le type de réacteur nucléaire, il est nécessaire, par exemple pour effectuer un rechargement du coeur ou certaines opérations de contrôle et de réparation, de réaliser un arrêt des réactions nucléaires dans le coeur par introduction des barres de commande dans leur position d'insertion maximale, puis une dépressurisation et un refroidissement du circuit primaire du réacteur nucléaire, jusqu'au moment où la pression et la température du circuit primaire sont voisines, respecti- vement, de la pression atmosphérique et de la température ambiante dans le bâtiment de sécurité du réacteur nucléaire. On réalise alors le démontage et l'enlèvement du couvercle de cuve puis le remplissage d'une piscine, appelée piscine du réacteur, ménagée à l'intérieur du bâtiment de sécurité du réacteur nucléaire et disposée au-dessus de la cuve. On réalise toutes les opérations de rechargement, de contrôle ou de réparation depuis le niveau supérieur de la piscine du réacteur, la protection biologique du personnel chargé de ces opérations étant assurée par une hauteur d'eau à l'intérieur de la piscine d'environ dix mètres.Whatever the type of nuclear reactor, it is necessary, for example to perform a reloading of the core or certain control and repair operations, to carry out a stopping of the nuclear reactions in the core by introduction of the control rods in their position d maximum insertion, then depressurization and cooling of the primary circuit of the nuclear reactor, until the pressure and temperature of the primary circuit are close, respectively atmospheric pressure and ambient temperature in the nuclear reactor safety building. The disassembly and removal of the tank cover is then carried out and then the filling of a swimming pool, called the reactor swimming pool, arranged inside the safety building of the nuclear reactor and arranged above the tank. All recharging, control or repair operations are carried out from the upper level of the reactor pool, the biological protection of the personnel responsible for these operations being ensured by a height of water inside the pool of approximately ten meters.
Après la mise à l'arrêt du réacteur nucléaire, par introduction des barres de commande dans le coeur dans leur position d'insertion maximale, le réacteur nucléaire produit une puissance résiduelle et le circuit primaire est toujours à haute pression et à haute température.After the nuclear reactor has been shut down, by introducing the control rods into the core in their maximum insertion position, the nuclear reactor produces residual power and the primary circuit is always at high pressure and at high temperature.
Dans un premier temps, on réalise un refroidisse- ment du coeur et du circuit primaire en utilisant les générateurs de vapeur et en maintenant une circulation du fluide de refroidissement dans le circuit primaire par l'intermédiaire de pompes de circulation.Firstly, the core and the primary circuit are cooled by using the steam generators and by maintaining circulation of the cooling fluid in the primary circuit by means of circulation pumps.
Le refroidissement du coeur du réacteur nucléaire et la dépressurisation du circuit primaire sont réalisés de la manière décrite ci-dessus, en utilisant des moyens de refroidissement du circuit primaire généralement constitués par des générateurs de vapeur, jusqu'au moment où la pression dans le circuit primaire parvient aux envi- rons de 25 bars. Ce refroidissement par les générateurs de vapeur ne peut cependant pas être poursuivi jusqu'à l'ouverture de la cuve dans les réacteurs nucléaires de type connu parce que, pour permettre cette ouverture, le niveau d'eau dans le circuit primaire doit être abaissé en-dessous du faisceau tubulaire des générateurs de vapeur, ce qui empêche l'utilisation de ceux-ci pour le transfert de la chaleur.The cooling of the nuclear reactor core and the depressurization of the primary circuit are carried out as described above, using means for cooling the primary circuit generally constituted by steam generators, until the pressure in the circuit primary reaches around 25 bars. This cooling by the steam generators cannot however be continued until the opening of the vessel in nuclear reactors of known type because, to allow this opening, the water level in the primary circuit must be lowered by - below the tube bundle of the generators steam, which prevents the use of these for heat transfer.
Il est donc nécessaire d'avoir recours à un circuit de refroidissement appelé circuit de refroidissement du réacteur à l'arrêt (circuit RRA) placé en dérivation sur le circuit primaire comportant ses propres moyens de refroidissement par échange de chaleur, qui prend le relais des générateurs de vapeur pour assurer le refroidissement et la dépressurisation du coeur jusqu'aux conditions ambiantes. On peut alors assurer le démontage et l'enlèvement du couvercle de cuve.It is therefore necessary to have recourse to a cooling circuit called the cooling circuit of the shutdown reactor (RRA circuit) placed as a bypass on the primary circuit comprising its own means of cooling by heat exchange, which takes over from the steam generators to cool and depressurize the heart to ambient conditions. We can then ensure the disassembly and removal of the tank cover.
Dans les réacteurs nucléaires connus, il est donc nécessaire d'utiliser un circuit de refroidissement auxiliaire appelé circuit RRA, pour réaliser le refroidisse- ment et la dépressurisation du circuit primaire du réacteur, après un arrêt des réactions nucléaires, jusqu'à des conditions permettant le démontage du couvercle de cuve avant de réaliser le remplissage de la piscine.In known nuclear reactors, it is therefore necessary to use an auxiliary cooling circuit called the RRA circuit, in order to cool and depressurize the primary circuit of the reactor, after stopping the nuclear reactions, up to conditions allowing disassembly of the tank cover before filling the pool.
Le circuit RRA présente une structure relative- ment complexe et un certain encombrement, ce circuit comprenant en particulier des moyens d'échange de chaleur et des pompes. De plus, il faut réaliser la liaison du circuit RRA au circuit primaire sur lequel il est disposé en dérivation, par l'intermédiaire de piquages qui sont ménagés sur les tuyauteries de grands diamètres constituant des branches du circuit primaire. On réalise l'aspiration et le refoulement de fluide de refroidissement primaire à travers les piquages, ce qui nécessite la présence de vannes et de clapets pour fermer le circuit RRA, avant la remise en fonctionnement normal du réacteur nucléaire.The RRA circuit has a relatively complex structure and a certain size, this circuit comprising in particular heat exchange means and pumps. In addition, it is necessary to make the connection of the RRA circuit to the primary circuit on which it is arranged in bypass, by means of nozzles which are formed on the pipes of large diameters constituting branches of the primary circuit. The primary cooling fluid is drawn in and discharged through the nozzles, which requires the presence of valves and valves to close the RRA circuit, before the nuclear reactor is returned to normal operation.
Le but de 1 ' invention est donc de proposer un réacteur nucléaire comportant une cuve fermée à sa partie supérieure par un couvercle de cuve, dans laquelle est disposé le coeur du réacteur nucléaire, à l'intérieur d'une enveloppe de coeur de forme sensiblement cylindrique disposée avec son axe vertical à l'intérieur de la cuve et reposant par l'intermédiaire de sa partie d'extrémité supérieure, sur une partie périphérique interne de la cuve, un circuit de refroidissement du coeur en communication avec le volume interne de la cuve dans lequel circule le fluide de refroidissement et comportant des moyens d'échange de chaleur entre le fluide de refroidissement du réacteur et un fluide secondaire, ainsi qu'une pluralité de barres de commande de la réactivité du coeur traversant un fond inférieur de la cuve, ce réacteur nucléaire permettant de réaliser la mise à l'arrêt à froid du réacteur nucléaire sans utiliser de circuit auxiliaire de refroidissement et de faire fonctionner le réacteur, de manière stable, dans des conditions de pression et de température plus favorables que celles régnant dans un réacteur nucléaire à eau sous pression.The object of the invention is therefore to propose a nuclear reactor comprising a vessel closed at its upper part by a vessel cover, in which the core of the nuclear reactor is disposed, inside a substantially cylindrical-shaped casing disposed with its vertical axis inside the tank and resting via its upper end part, on an internal peripheral part of the tank, a cooling circuit of the core in communication with the internal volume of the vessel in which the cooling fluid circulates and comprising means for heat exchange between the reactor coolant and a secondary fluid, as well as a plurality of reactivity control bars of the core passing through a lower bottom of the vessel, this nuclear reactor making it possible to shut down the nuclear reactor cold without using an auxiliary cooling circuit and to operate the reactor, in a stable manner, under pressure conditions and more favorable temperatures than those prevailing in a pressurized water nuclear reactor.
Dans ce but, le réacteur nucléaire suivant 1 ' in- vention comporte de plus un couvercle interne amovible de fermeture de la partie supérieure de l'enveloppe de coeur disposé à l'aplomb du couvercle de la cuve.For this purpose, the nuclear reactor according to the invention further comprises a removable internal cover for closing the upper part of the core casing disposed directly above the cover of the vessel.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un réacteur nucléaire suivant 1 ' invention pouvant fonctionner dans des conditions de pression et de température plus favorables qu'un réacteur nucléaire à eau sous pression de type classique et ne comportant pas de circuit auxiliaire pour sa mise à l'arrêt à froid.In order to clearly understand the invention, a description will now be given, by way of nonlimiting example, with reference to the attached figures, of a nuclear reactor according to the invention which can operate under more favorable pressure and temperature conditions. than a conventional pressurized water nuclear reactor and not having an auxiliary circuit for its cold shutdown.
La figure 1 est une vue en élévation et en coupe d'un réacteur nucléaire selon l'invention.Figure 1 is an elevational and sectional view of a nuclear reactor according to the invention.
Les figures 2A et 2B sont des vues en coupe partielle de la zone du couvercle de la cuve du réacteur nucléaire représenté sur la figure 1, respectivement pendant la marche normale du réacteur nucléaire et avant la dernière phase d'un arrêt à froid du réacteur.Figures 2A and 2B are partial sectional views of the cover area of the nuclear reactor vessel shown in Figure 1, respectively during normal operation of the nuclear reactor and before a d ernière ph ase of a cold shutdown of the reactor.
Le réacteur nucléaire suivant 1 ' invention dont la cuve est équipée d'un couvercle interne peut être un réacteur nucléaire de type connu comportant un circuit de refroidissement sur lequel sont placés des moyens d'é¬ change de chaleur tels que des générateurs de vapeur par exemple un réacteur nucléaire du type à eau sous pres¬ sion, ou encore un réacteur nucléaire d'un type entière¬ ment nouveau tel que décrit dans une demande de brevet déposée par la société FRAMATOME le même jour que la présente demande de brevet.The nuclear reactor according to one invention of have the tank is equipped with an inner lid may be a reactor nuc the ea i er of known type comprising a circu it d e re f ro idi ng on which are placed an d means 'é ¬ c h angel ec h alue such as steam generators e of for example a nuclear reactor water type under pres ¬ s i on, or a nuclear reactor of a type ent i ¬ new era ment such as described in a eman d d e d castle, about patent by a company Framatome the same j that has our present application.
La description qui va suivre est relative au cas d'un réacteur nucléaire d'un type entièrement nouveau refroidi par de l'eau et pouvant fonctionner à une pression sensiblement moins élevée qu'un réacteur nu¬ cléaire refroidi par de l'eau sous pression, les pression et température dans le circuit primaire du réacteur selon la nouvelle conception étant proches de celles d'un point de la courbe d'ébullition de l'eau. D escription which follows concerns the case of a reactor the nuc éaire of an entirely new type re f ro id i with water and capable of operating at a substantially lower pressure than reactor naked ¬ cooled Cleaire with water under pressure, the press are i on and temperature years the primary circuit of the reactor according to the new design being close to those of a point of the water boiling curve.
Cependant, la présente demande de brevet peut s'appliquer aussi bien à un réacteur nucléaire nouveau tel que représenté sur la figure 1 qu'à un réacteur nucléaire à eau sous pression de type connu. Dans tous les cas, un couvercle interne est placé à l'intérieur de la cuve et le refroidissement du réacteur jusqu'à la mise à l'arrêt à froid peut être réalisé sans utiliser un circuit auxiliaire.Cepen of ant, the present application can be appl i quer both a reactor nuc the new éaire as shown in Figure 1 at a water nuclear reactor known type of pressure. I n any event, an inner cover is placed inside th e vessel and cooling the reactor Until the j m i is at cold shutdown may be performed without using an auxiliary circuit.
Les réacteurs nucléaires suivant l'invention peuvent donc présenter la structure générale d'un réac¬ teur nucléaire à eau sous pression ; toutefois, dans ce cas, les barres de commande des réactions nucléaires à l'intérieur du coeur du réacteur doivent être introduites dans la cuve à travers le fond inférieur et non à travers le couvercle, de manière à permettre la pose d'un couvercle au-dessus du coeur.Nuclear reactors of the invention can of onc present structure ral e a reac ¬ water nuclear tor under pressure; However, years of this case, the bars e control of nuclear reactions to ntérieur i o f the reactor core must be brought into the vessel through the lower base and not through the cover, so as to allow the fitting of a cover above the heart.
Le réacteur nucléaire d'un type nouveau dont une partie du circuit primaire est représentées sur la figure 1 comporte une cuve 1 qui peut être sensiblement analogue à la cuve d'un réacteur nucléaire à eau sous pression.The nuclear reactor of a new type, part of the primary circuit of which is shown in FIG. 1, comprises a vessel 1 which can be substantially similar to the vessel of a pressurized water nuclear reactor.
La cuve 1 est de forme globalement cylindrique et fermée à sa partie inférieure par un fond bombé hémisphérique la. La cuve comporte de plus un couvercle de fermeture de sa partie supérieure, également de forme hémisphérique, venant reposer sur la partie supérieure plane d'une virole lb de la cuve définissant le plan de joint du couvercle 2. Le couvercle 2 est fixé sur la virole lb par des goujons.The tank 1 is of generally cylindrical shape and closed at its lower part by a hemispherical curved bottom 1a. The tank further comprises a cover for closing its upper part, also of hemispherical shape, coming to rest on the flat upper part of a ferrule 1b of the tank defining the joint plane of the cover 2. The cover 2 is fixed on the ferrule lb by studs.
Le coeur du réacteur 3 constitué par des assemblages de combustible juxtaposés est placé à l'intérieur de la cuve 2 dans laquelle il est supporté par un ensemble 4 appelé équipements internes inférieurs du réacteur. Les équipements internes inférieurs 4 comportent en particulier une enveloppe de coeur 5 de forme cylindrique disposée à l'intérieur de la cuve, de manière coaxiale par rapport aux viroles cylindriques de la cuve.The core of the reactor 3 consisting of juxtaposed fuel assemblies is placed inside the tank 2 in which it is supported by an assembly 4 called lower internal equipment of the reactor. The lower internal equipment 4 comprises in particular a core casing 5 of cylindrical shape disposed inside the tank, coaxially with respect to the cylindrical rings of the tank.
L'enveloppe de coeur 5 comporte, à son extrémité supérieure, comme il est visible en particulier sur les figures 2A et 2B, une bride d'appui 5a qui repose, dans la position de service de l'enveloppe de coeur, sur une portée d'appui usinée dans la virole supérieure lb de la cuve, légèrement en-dessous du plan de joint du couvercle 2.The core envelope 5 comprises, at its upper end, as it can be seen in particular in FIGS. 2A and 2B, a support flange 5a which rests, in the service position of the core envelope, on a bearing surface machined bearing in the upper shell lb of the tank, slightly below the joint plane of the cover 2.
Sur la figure 1, on a représenté l'une des branches du circuit de refroidissement primaire du réacteur, sur laquelle est placé un générateur de vapeur 6 qui comporte un faisceau de tubes 7 disposé à l'intérieur de l'enveloppe du générateur de vapeur, chacun des tubes du faisceau 7 en forme d'épingle ayant deux branches dont les extrémités sont fixées dans une plaque tubulaire 8 solidaire de l'enveloppe du générateur de vapeur 6.In FIG. 1, one of the branches of the primary cooling circuit of the reactor is shown, on which is placed a steam generator 6 which comprises a bundle of tubes 7 disposed inside the envelope of the steam generator , each of the tubes of the bundle 7 in the form of a pin having two branches, the ends of which are fixed in a tubular plate 8 integral with the envelope of the steam generator 6.
En-dessous de la plaque tubulaire 8, le généra- teur de vapeur comporte une boîte à eau 9 séparés en deux compartiments par une cloison 10.Below the tube plate 8, the steam generator comprises a water box 9 separated into two compartments by a partition 10.
Chacun des tubes du faisceau 7 présente une branche traversant une ouverture de la plaque tubulaire de manière à déboucher dans un premier compartiment de la boite à eau 9 et une seconde branche traversant la plaque tubulaire 8, de manière à déboucher dans un second compartiment de la boîte à eau 9.Each of the tubes of the bundle 7 has a branch passing through an opening of the tubular plate so as to open into a first compartment of the water box 9 and a second branch passing through the tubular plate 8, so as to open into a second compartment of the water box 9.
Le volume intérieur de la boîte à eau 9 et le volume intérieur des tubes du faisceau 7 constituent la partie primaire du générateur de vapeur qui est mise en communication par des tuyauteries primaires avec le volume intérieur de la cuve 1.The interior volume of the water box 9 and the interior volume of the tubes of the bundle 7 constitute the primary part of the steam generator which is placed in communication by primary pipes with the interior volume of the tank 1.
Une première tuyauterie, ou branche chaude 11, est reliée à l'une de ses extrémités à l'enveloppe de coeur 5, de manière à déboucher dans une chambre 13 délimitée par l'enveloppe de coeur 5 au-dessus du coeur 3 du réacteur nucléaire et, à son autre extrémité, à la cloison 10 de la boîte à eau 9 du générateur de vapeur, de manière à déboucher dans un premier compartiment de la boite à eau 9 ou compartiment d'entrée recevant l'eau de refroidissement du réacteur nucléaire qui a été échauffée dans le coeur au contact des assemblages de combustible. Dans la chambre 13, au-dessus du coeur 3, peut être disposé un ensemble de maintien anti-envol des assemblages du coeur, appelé équipements internes supérieurs.A first pipe, or hot branch 11, is connected at one of its ends to the core casing 5, so as to open into a chamber 13 delimited by the core casing 5 above the core 3 of the reactor nuclear and, at its other end, to the partition 10 of the water box 9 of the steam generator, so as to lead into a first compartment of the water box 9 or inlet compartment receiving the cooling water from the reactor nuclear that has been heated in the core on contact with the fuel assemblies. In the chamber 13, above the core 3, can be arranged a set of anti-takeoff holding assemblies of the heart, called upper internal equipment.
La circulation de l'eau de refroidissement dans le circuit primaire a été représentée par les flèches 14.The circulation of cooling water in the primary circuit has been represented by arrows 14.
Une seconde tuyauterie primaire 12 est reliée à l'une de ses extrémités à la paroi de la cuve 2 au niveau d'une tubulure de raccordement et, à son autre extrémité, à la boite à eau 9 du générateur de vapeur, de manière à déboucher à l'intérieur d'un second compartiment de la boite à eau ou compartiment de sortie dans lequel est récupérée l'eau de refroidissement du réacteur ayant circulé dans le faisceau de tubes 7 pour assurer l'échauf- fement et la vaporisation d'eau d'alimentation.A second primary pipe 12 is connected at one of its ends to the wall of the tank 2 at the level a connection tube and, at its other end, to the water box 9 of the steam generator, so as to open into a second compartment of the water box or outlet compartment in which is recovered the cooling water of the reactor having circulated in the bundle of tubes 7 to ensure the heating and the vaporization of feed water.
Dans le cas du réacteur nucléaire d'un type nouveau représenté sur la figure 1, les tuyauteries primai- res 11 et 12 reliées à un générateur de vapeur 6 et constituant une boucle du circuit primaire sont disposées de manière coaxiale l'une par rapport à l'autre.In the case of the nuclear reactor of a new type represented in FIG. 1, the primary pipes 11 and 12 connected to a steam generator 6 and constituting a loop of the primary circuit are arranged coaxially one with respect to the other.
Le réacteur nucléaire comporte au moins deux boucles sur chacune desquelles est placé un générateur de vapeur.The nuclear reactor has at least two loops on each of which is placed a steam generator.
Le réacteur nucléaire d ' un type nouveau représenté sur la figure 1 ne comporte pas de pressuriseur, un tel composant étant utilisé dans le cas des réacteurs nucléaires à eau sous pression pour maintenir une pres- sion supérieure à la pression de saturation de l'eau dans le circuit primaire.The nuclear reactor of a new type shown in FIG. 1 does not include a pressurizer, such a component being used in the case of pressurized water nuclear reactors to maintain a pressure higher than the saturation pressure of the water. in the primary circuit.
L'eau de refroidissement primaire est mise en circulation à l'intérieur du circuit primaire par des pompes 15 dont le moteur d'entraînement est disposé à l'extérieur de la cuve et qui comportent un arbre d'entraînement de la partie rotative de la pompe disposée à l'intérieur de la cuve, passant de manière étanche dans une traversée du fond de la cuve la.The primary cooling water is circulated inside the primary circuit by pumps 15 whose drive motor is arranged outside the tank and which comprise a drive shaft of the rotary part of the pump placed inside the tank, passing in leaktight manner through the bottom of the tank.
Des traversées de fond de cuve permettent égale- ment le passage de prolongateurs de barres de commande 16 destinés à déplacer des barres de commande à l'intérieur du coeur 3 du réacteur nucléaire pour régler la réactivité du coeur 3.Bottom tank crossings also allow the passage of control rod extenders 16 intended to move control rods inside the core 3 of the nuclear reactor in order to adjust the reactivity of the core 3.
Des conduits d'instrumentation permettant d'in- troduire dans le coeur des dispositifs de mesure de flux neutronique et de température traversent également le fond inférieur la de la cuve.Instrumentation ducts for introducing flow measurement devices into the heart Neutron and temperature also pass through the bottom of the tank.
Une enceinte de confinement 17 qui peut être réalisée en tôle métallique entoure la cuve 1, les tuyaute- ries primaires telles que 11 et 12 et les boîtes à eau 9 des générateurs de vapeur des différentes boucles du circuit primaire.A containment enclosure 17 which can be made of metal sheet surrounds the tank 1, the primary pipes such as 11 and 12 and the water boxes 9 of the steam generators of the various loops of the primary circuit.
L'enceinte de confinement 17 comporte un couvercle amovible 23 fermant une partie supérieure de l'en- ceinte de confinement 17 débouchant dans le fond de la piscine 24 du réacteur.The confinement enclosure 17 includes a removable cover 23 closing an upper part of the confinement enclosure 17 opening into the bottom of the reactor pool 24.
Selon l'invention, comme il est visible en particulier sur les figures 2A et 2B, un couvercle interne 18 comportant une partie de forme sensiblement hémisphérique assure la fermeture de la partie supérieure de l'enveloppe de coeur 5.According to the invention, as can be seen in particular in FIGS. 2A and 2B, an internal cover 18 comprising a part of substantially hemispherical shape ensures the closure of the upper part of the core envelope 5.
Le couvercle interne 18 comporte une bride 18a qui vient reposer en service sur une surface d ' appui supérieure plane de la bride 5a de l'enveloppe de coeur, elle-même en appui sur un rebord usiné dans la virole supérieure lb de la cuve 1.The internal cover 18 comprises a flange 18a which comes to rest in service on a flat upper support surface of the flange 5a of the core casing, itself in abutment on a flange machined in the upper ferrule lb of the tank 1 .
Le couvercle 18 comporte de plus un rebord de centrage 18b réalisé sous la forme d'une virole dont le diamètre extérieur est très légèrement inférieur au diamètre intérieur de l'enveloppe de coeur 5 au niveau de la bride 5a.The cover 18 further comprises a centering rim 18b produced in the form of a ferrule whose outside diameter is very slightly less than the inside diameter of the core casing 5 at the level of the flange 5a.
Un anneau ressort 19 est intercalé entre la portée d'appui de la bride 18a du couvercle interne 18 et la portée d'appui de la bride supérieure 5a de l'enve- loppe de coeur 5.A spring ring 19 is interposed between the bearing surface of the flange 18a of the internal cover 18 and the bearing surface of the upper flange 5a of the core casing 5.
Comme il est visible sur les figures 2A et 2B, le maintien du couvercle interne 18 sur l'enveloppe de coeur 5 est assuré d'une part par un rebord inférieur 2a du couvercle 2 venant en appui, par l'intermédiaire d'un anneau d'appui 20, sur la surface supérieure de la bride 18a du couvercle interne 18.As can be seen in FIGS. 2A and 2B, the maintenance of the internal cover 18 on the core casing 5 is ensured on the one hand by a lower edge 2a of the cover 2 coming to bear, by means of a support ring 20, on the upper surface of the flange 18a of the internal cover 18.
En outre, le couvercle interne 18 est maintenu à l'intérieur de la cuve, contre une poussée verticale, indépendamment du couvercle de cuve 2, par des pièces de maintien 21 disposées de manière à être réparties autour de l'axe commun au couvercle 18, à l'enveloppe de coeur et à la cuve 1.In addition, the internal cover 18 is held inside the tank, against a vertical thrust, independently of the tank cover 2, by holding pieces 21 arranged so as to be distributed around the axis common to the cover 18 , to the core shell and to the tank 1.
Chacune des pièces de maintien 21 de la pluralité de pièces disposées suivant la circonférence du couvercle et de la cuve est en appui sur la paroi de la cuve, par son extrémité supérieure qui vient en butée contre le bord supérieur d'une cavité annulaire 22 incliné vers l'intérieur de la cuve et vers le bas. L'extrémité infé- rieure de la pièce de maintien 21 vient en butée contre le fond d'une cavité annulaire usinée dans la surface supérieure de la bride 18a du couvercle interne 18. De plus, l'anneau d'appui 20 assure une retenue des extrémités inférieures des pièces de maintien 21 qui ne peuvent se déplacer en service en direction de l'axe de la cuve.Each of the holding pieces 21 of the plurality of pieces arranged along the circumference of the cover and of the tank is supported on the wall of the tank, by its upper end which abuts against the upper edge of an inclined annular cavity 22 towards the inside of the tank and down. The lower end of the holding piece 21 abuts against the bottom of an annular cavity machined in the upper surface of the flange 18a of the internal cover 18. In addition, the support ring 20 provides a retention lower ends of the holding pieces 21 which cannot move in service towards the axis of the tank.
Comme il est visible sur la figure 2B, après enlèvement du couvercle 2 de la cuve, le couvercle interne 18 reste maintenu par les pièces de maintien 21 en appui contre le bord de la cavité 22 usinée dans la paroi intérieure de la cuve.As can be seen in FIG. 2B, after removing the cover 2 from the tank, the internal cover 18 remains held by the retaining pieces 21 bearing against the edge of the cavity 22 machined in the interior wall of the tank.
Le couvercle interne 18 permet d'assurer la fermeture de la partie supérieure de 1 ' enveloppe de coeur 5 et la fermeture du circuit primaire indépendamment de la présence du couvercle de cuve 2, c'est-à-dire aussi bien dans le cas où la cuve est fermée (figure 2A ) que dans le cas où la cuve est ouverte (figure 2B).The internal cover 18 makes it possible to ensure the closing of the upper part of the core casing 5 and the closing of the primary circuit independently of the presence of the tank cover 2, that is to say both in the case where the tank is closed (Figure 2A) only in the case where the tank is open (Figure 2B).
On utilise un outillage spécialement adapté pour réaliser la mise en place de dispositifs de maintien 21 et de l'anneau d'appui 20, après la mise en place du couvercle interne 18 sur l'enveloppe de coeur 5, cet ,___o^ /01864Use is made of a tool specially adapted for carrying out the fitting of holding devices 21 and of the support ring 20, after the fitting of the internal cover 18 on the core casing 5, this , ___ o ^ / 01864
12 outillage permettant également le démontage de l'anneau 20 et des dispositifs de maintien 21. Le couvercle interne 18 est donc amovible et peut être démonté pour donner accès à la partie interne de l'enveloppe de coeur 5 5.12 tooling also allowing the disassembly of the ring 20 and the holding devices 21. The internal cover 18 is therefore removable and can be disassembled to give access to the internal part of the core envelope 5 5.
En outre, le couvercle interne 18 peut être maintenu en place après le démontage du couvercle de cuve 2, de manière à continuer à assurer la fermeture du circuit primaire. 0 Pendant le fonctionnement normal du réacteur nucléaire, l'eau de refroidissement à l'intérieur du circuit primaire est maintenue à une température et à une pression qui sont proches de la température et de la pression d'un point de la courbe d'ébullition de l'eau, du fait qu'on n'impose pas une surpression au circuit primaire, par l'intermédiaire d'un pressuriseur.In addition, the internal cover 18 can be held in place after the removal of the tank cover 2, so as to continue to ensure the closure of the primary circuit. 0 During normal operation of the nuclear reactor, the cooling water inside the primary circuit is maintained at a temperature and a pressure which are close to the temperature and the pressure of a point on the boiling curve. water, because an overpressure is not imposed on the primary circuit, by means of a pressurizer.
La température de l'eau dans le circuit primaire, à la sortie du coeur 13, peut être par exemple de l'ordre de 318"C, la pression de cette eau à la sortie du coeur étant de 100 à 110 bars. Du fait que l'eau se trouve très près de ses conditions d'ébullition, il se forme dans la partie la plus chaude du circuit primaire, à la sortie du coeur, de petites quantités de vapeur qui représentent environ 1 % de la masse totale d'eau circulant dans le circuit primaire.The temperature of the water in the primary circuit, at the outlet of the core 13, can for example be of the order of 318 "C, the pressure of this water at the outlet of the core being from 100 to 110 bars. as the water is very close to its boiling conditions, small amounts of vapor are formed in the hottest part of the primary circuit, leaving the core, which represent approximately 1% of the total mass of water circulating in the primary circuit.
A la sortie du coeur, dans la chambre 13, la vapeur formée se sépare de l'eau de refroidissement qui pénètre dans la tuyauterie 11 et vient s'accumuler sous le couvercle interne 18. Dans le cas où l'on réalise un arrêt à froid du réacteur nucléaire, c'est-à-dire une introduction des barres de commande dans leur position d'insertion maximale à l'intérieur du coeur 3 du réacteur nucléaire, suivie par un refroidissement et une dépressurisation du 5 circuit primaire, jusqu'à des conditions permettant l 'ou- verture du couvercle de la cuve, on réalise le refroidissement du circuit primaire par circulation de l'eau de refroidissement dans les générateurs de vapeur 6.At the outlet of the core, in the chamber 13, the vapor formed separates from the cooling water which enters the piping 11 and comes to accumulate under the internal cover 18. In the case where a stop is made at nuclear reactor cold, i.e. introduction of the control rods into their maximum insertion position inside the core 3 of the nuclear reactor, followed by cooling and depressurization of the primary circuit, up to on conditions allowing the or- the cover of the tank, the primary circuit is cooled by circulation of the cooling water in the steam generators 6.
Les générateurs de vapeur du circuit primaire ne peuvent être utilisés pour le refroidissement de l'eau maintenue en circulation par les pompes dans le circuit primaire que jusqu'à une limite telle que la pression dans le circuit primaire à la sortie du coeur soit encore suffisamment élevée pour éviter tout risque de formation de gaz dans l'eau de refroidissement dans les parties les plus élevées du circuit primaire et en particulier dans la partie supérieure des épingles des tubes des faisceaux des générateurs de vapeur.The steam generators of the primary circuit can only be used for cooling the water kept in circulation by the pumps in the primary circuit until a limit such that the pressure in the primary circuit at the outlet of the core is still sufficient high to avoid any risk of gas formation in the cooling water in the highest parts of the primary circuit and in particular in the upper part of the pins of the tubes of the steam generator bundles.
Dans le cas du réacteur nucléaire suivant 1 ' in- vention comportant un couvercle interne 18 fermant la partie supérieure de l'enveloppe de coeur 5, il est possible de démonter le couvercle de la cuve 2 dès que la pression dans le circuit primaire est suffisamment abaissée pour que le couvercle interne 18 puisse assurer à lui seul une fermeture pratiquement étanche ou avec un faible débit de -fuite, de la partie supérieure de l'enveloppe de coeur 5, et que la température du circuit primaire et des structures de la cuve et du couvercle est abaissée suffisamment pour permettre les opérations de démontage. Géné- ralement, on pourra démonter le couvercle de cuve lorsque la pression dans les branches froides du circuit primaire et à l'entrée de la cuve est sensiblement atmosphérique, la pression à la sortie du coeur et dans les branches chaudes est de l'ordre de 2 bars, et la température du couvercle est de 50 à 70°C.In the case of the nuclear reactor according to the invention comprising an internal cover 18 closing the upper part of the core casing 5, it is possible to remove the cover of the vessel 2 as soon as the pressure in the primary circuit is sufficient lowered so that the internal cover 18 alone can ensure a practically sealed closure or with a low leakage rate, of the upper part of the core casing 5, and that the temperature of the primary circuit and of the structures of the tank and the cover is lowered enough to allow disassembly operations. Generally, the tank cover can be removed when the pressure in the cold branches of the primary circuit and at the inlet of the tank is substantially atmospheric, the pressure at the outlet of the core and in the hot branches is around from 2 bars, and the cover temperature is 50 to 70 ° C.
Il est donc possible de démonter le couvercle de la cuve sans avoir à recourir à un circuit auxiliaire de refroidissement RRA pour assurer la dépressurisation et le refroidissement du circuit primaire jusqu'à des condi- tions voisines des conditions ambiantes dans le bâtiment de sécurité du réacteur nucléaire.It is therefore possible to dismantle the tank cover without having to resort to an RRA auxiliary cooling circuit to ensure depressurization and cooling of the primary circuit to conditions conditions close to the ambient conditions in the nuclear reactor safety building.
Le refroidissement à l'intérieur du circuit primaire peut être poursuivi, après le démontage du couver- cle de la cuve par circulation de l'eau dans les générateurs de vapeur.Cooling inside the primary circuit can be continued, after removing the tank cover by circulating water in the steam generators.
Le couvercle interne 18 et ses moyens de maintien n'ont pas à résister à des efforts très importants, dans la mesure où le démontage du couvercle de cuve n'est réa- lise que lorsque la pression dans le circuit primaire à la sortie du coeur est voisine de 2 bars.The internal cover 18 and its holding means do not have to withstand very great efforts, insofar as the removal of the tank cover is only carried out when the pressure in the primary circuit at the outlet of the core is close to 2 bars.
On tolère également un léger débit de fuite au niveau du plan de joint du couvercle interne, cette fuite devant toutefois être récupérée et renvoyée dans le circuit primaire, pour ne pas s'accumuler au-dessus du couvercle interne 18.A slight leakage rate is also tolerated at the joint plane of the internal cover, this leak having however to be recovered and returned to the primary circuit, so as not to accumulate above the internal cover 18.
On démonte le couvercle 23 de 1 ' enceinte de confinement 17 pour accéder au couvercle de cuve 2 dont on effectue le démontage. Après démontage du couvercle de cuve 2 , on réalise le remplissage de la piscine 24 du réacteur disposée au-dessus de la cuve.The cover 23 of the confinement enclosure 17 is dismantled in order to access the tank cover 2, the disassembly of which is carried out. After dismantling the tank cover 2, the swimming pool 24 of the reactor arranged above the tank is filled.
On réalise alors l'enlèvement sous eau du couvercle interne 18 et le refroidissement du coeur et des structures du circuit primaire est complété par refroidissement de l'eau de la piscine qui vient en contact avec le coeur et avec les structures du circuit primaire. On peut donc réaliser la totalité des opérations nécessaires lors d'un arrêt à froid du réacteur nucléaire sans utiliser de circuit auxiliaire de refroidissement à l'arrêt du réacteur.The internal cover 18 is then removed under water and the cooling of the core and the structures of the primary circuit is completed by cooling of the pool water which comes into contact with the core and with the structures of the primary circuit. It is therefore possible to carry out all of the operations necessary during a cold shutdown of the nuclear reactor without using an auxiliary cooling circuit when the reactor is shut down.
Lorsque le réacteur est en service, le couvercle de la cuve qui est boulonné sur la virole supérieure de la cuve assure le maintien du couvercle interne sur la partie supérieure de l'enveloppe de coeur. Dans le cas d'un réacteur nucléaire d'un type nouveau, sans pressuriseur, le couvercle interne permet à la fois, pendant le fonctionnement normal du réacteur nucléaire, de constituer une réserve de vapeur assurant une certaine pressurisation du circuit primaire et, pendant un arrêt à froid du réacteur nucléaire, de démonter le couvercle de la cuve alors que la pression dans le circuit primaire est encore à un niveau permettant d'éviter le dégazage de certaines parties du circuit primaire.When the reactor is in service, the cover of the tank which is bolted to the upper shell of the tank ensures the maintenance of the internal cover on the upper part of the core casing. In the case of a nuclear reactor of a new type, without pressurizer, the internal cover makes it possible both, during the normal operation of the nuclear reactor, to constitute a reserve of steam ensuring a certain pressurization of the primary circuit and, during a cold shutdown of the nuclear reactor, to dismantle the cover of the tank while the pressure in the primary circuit is still at a level making it possible to avoid degassing of certain parts of the primary circuit.
Cependant, le réacteur nucléaire suivant l'invention comportant un couvercle interne de fermeture de 1 ' enveloppe de coeur peut être également un réacteur du type sous pression dont le circuit primaire comporte un pressuriseur pour fixer la pression dans le circuit primaire à une valeur sensiblement supérieure à la pression de saturation de l'eau à la température de fonctionnement du circuit primaire.However, the nuclear reactor according to the invention comprising an internal cover for closing the core envelope can also be a pressurized type reactor, the primary circuit of which comprises a pressurizer for fixing the pressure in the primary circuit to a substantially higher value. at the water saturation pressure at the operating temperature of the primary circuit.
Dans ce cas cependant, il est nécessaire que les barres de commande du réacteur nucléaire à eau sous pression soient introduites par la partie inférieure de la cuve, dans la mesure où le couvercle interne de la cuve doit être placé au-dessus et à l'aplomb du coeur.In this case, however, it is necessary that the control rods of the pressurized water nuclear reactor are introduced through the lower part of the tank, since the internal cover of the tank must be placed above and plumb of the heart.
Dans le cas d'un tel réacteur nucléaire compor- tant un pressuriseur, l'avantage de l'utilisation d'un couvercle interne réside dans la suppression d'un circuit auxiliaire de refroidissement du réacteur à l'arrêt.In the case of such a nuclear reactor comprising a pressurizer, the advantage of using an internal cover lies in the elimination of an auxiliary circuit for cooling the reactor when it is stopped.
Dans le cas des réacteurs nucléaires suivant l'invention, les pompes de mise en circulation du fluide de refroidissement primaire peuvent être disposées à la partie inférieure de la cuve, comme décrit plus haut, ou placées sur l'une des branches des boucles du circuit primaire.In the case of nuclear reactors according to the invention, the pumps for circulating the primary cooling fluid can be placed at the bottom of the tank, as described above, or placed on one of the branches of the circuit loops primary.
De manière générale, l'invention s'applique dans le cas de tout réacteur nucléaire comportant un circuit de refroidissement sur lequel sont disposés des échan- geurs de chaleur tels que des générateurs de vapeur. In general, the invention applies in the case of any nuclear reactor comprising a circuit on which heat exchangers such as steam generators are arranged.

Claims

REVENDICATIONS 1. - Réacteur nucléaire comportant une cuve ( 1 ) fermée à sa partie supérieure par un couvercle de cuve (2), dans laquelle est disposé le coeur (3) du réacteur nucléaire, à l'intérieur d'une enveloppe de coeur (5) de forme sensiblement cylindrique disposée avec son axe vertical à l'intérieur de la cuve ( 1 ) et reposant par sa partie d'extrémité supérieure (5a) sur une partie périphérique interne de la cuve (1), un circuit de refroidis- sèment du coeur en communication avec le volume interne de la cuve ( 1 ) dans lequel circule le fluide de refroidissement et comportant des moyens d'échange de chaleur ( 6 ) entre le fluide de refroidissement du réacteur et un fluide secondaire ainsi qu'une pluralité de barres de commande (16) de la réactivité du coeur traversant un fond inférieur (la) de la cuve ( 1 ) du réacteur, caractérisé par le fait qu'il comporte de plus un couvercle interne (18) amovible de fermeture de la partie supérieure de l'enveloppe de coeur (5) disposé à l'aplomb du couvercle de cuve (2).CLAIMS 1. - Nuclear reactor comprising a vessel (1) closed at its upper part by a vessel cover (2), in which the core (3) of the nuclear reactor is disposed, inside a core envelope ( 5) of substantially cylindrical shape disposed with its vertical axis inside the tank (1) and resting by its upper end part (5a) on an internal peripheral part of the tank (1), a cooling circuit seed of the heart in communication with the internal volume of the tank (1) in which the cooling fluid circulates and comprising heat exchange means (6) between the reactor coolant and a secondary fluid as well as a plurality of control rods (16) for the reactivity of the core passing through a lower bottom (la) of the vessel (1) of the reactor, characterized in that it also comprises an internal cover (18) removable for closing the part upper of the underworld heart oppus (5) placed directly above the tank cover (2).
2.- Réacteur nucléaire suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le couvercle interne (18) comporte une bride périphérique (18a) reposant, dans sa position de service, sur la partie d'extrémité supérieure (5a) de l'enveloppe de coeur (5) et que le couvercle de cuve (2), dans sa position de service, est en appui sur la bride (18a) du couvercle interne (18).2.- nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the internal cover (18) comprises a peripheral flange (18a) resting, in its operating position, on the upper end part (5a) of the casing heart (5) and that the tank cover (2), in its operating position, is supported on the flange (18a) of the internal cover (18).
3.- Réacteur nucléaire suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le couvercle interne (18) comporte des moyens de maintien (21) répartis suivant la périphérie du couvercle interne (18) et intercalés chacun entre une partie de la périphérie (18a) du couvercle interne (18) et une partie de la surface interne de la paroi (lb) de la cuve (1), de manière à assurer un maintien du couvercle interne (18) contre des efforts dans la direction axiale de la cuve (1) et de l'enveloppe de coeur (5).3.- nuclear reactor according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the internal cover (18) comprises holding means (21) distributed along the periphery of the internal cover (18) and interposed each between a part of the periphery (18a) of the internal cover (18) and part of the internal surface of the wall (lb) of the tank (1), so as to maintain the internal cover (18) against forces in the axial direction of the tank (1) and the core casing (5).
4.- Réacteur nucléaire suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que des parties des moyens de maintien (21) du couvercle interne (18) venant en contact avec la partie périphérique (18a) du couvercle interne (18) sont retenues dans une direction radiale par une pièce annulaire (20) reposant sur la partie périphérique (18a) du couvercle interne (18). 4. A nuclear reactor according to claim 3, characterized in that parts of the holding means (21) of the internal cover (18) coming into contact with the peripheral part (18a) of the internal cover (18) are retained in a radial direction by an annular part (20) resting on the peripheral part (18a) of the internal cover (18).
5.- Réacteur nucléaire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, refroidi par de l'eau, caractérisé par le fait que le circuit de refroidissement ne comporte pas de pressuriseur, le couvercle interne (18) présentant une surface concave dirigée vers une partie de sortie du coeur (3) du réacteur en considérant la circulation du fluide de refroidissement, la surface concave du couvercle ( lb ) délimitant une zone d'accumulation de vapeur contenue dans le fluide de refroidissement à la sortie du coeur (3). 5.- nuclear reactor according to any one of claims 1 to 4, cooled by water, characterized in that the cooling circuit does not include a pressurizer, the internal cover (18) having a concave surface directed towards an outlet part of the core (3) of the reactor considering the circulation of the coolant, the concave surface of the cover (lb) delimiting a zone of accumulation of vapor contained in the coolant at the outlet of the core (3) .
6. - Réacteur nucléaire suivant 1 ' une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il ne comporte pas de circuit auxiliaire de refroidissement du réacteur à l'arrêt.6. - Nuclear reactor according to any of claims 1 to 5, characterized in that it does not include an auxiliary circuit for cooling the reactor when it is stopped.
7.- Procédé de refroidissement pour mise en arrêt à froid d'un réacteur nucléaire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, comportant une piscine de réacteur ( 24 ) disposée au-dessus de la cuve ( 2 ) qui débouche à sa partie supérieure dans la piscine (24) du réacteur, caractérisé par le fait : - qu'après arrêt du réacteur nucléaire par introduction, en position d'insertion maximale, des barres de commande (16) dans le coeur (3) du réacteur nucléaire, on assure le refroidissement du coeur, du circuit de refroidissement et du fluide de refroidissement du réacteur par circulation du fluide de refroidissement dans les moyens d'échange de chaleur (6), jusqu'à une température et une pression dans le circuit de refroidissement à laquelle il n'y a pas de risque de formation de gaz dans les parties les plus élevées du circuit primaire, - qu'on démonte le couvercle de la cuve,7. Cooling method for cold shutdown of a nuclear reactor according to any one of claims 1 to 5, comprising a reactor pool (24) disposed above the tank (2) which opens at its upper part in the reactor pool (24), characterized in that: - after shutting down the nuclear reactor by introducing, in the maximum insertion position, control rods (16) into the core (3) of the nuclear reactor , the core, the cooling circuit and the reactor coolant are cooled by circulation of the coolant in the means heat exchange (6), up to a temperature and a pressure in the cooling circuit at which there is no risk of gas formation in the highest parts of the primary circuit, - that dismantle the tank cover,
- qu'on remplit la piscine (24) du réacteur de fluide de refroidissement,- filling the swimming pool (24) of the coolant reactor,
- qu'on démonte le couvercle interne (18) à l'intérieur du fluide de refroidissement remplissant la pis- cine du réacteur, et- that the internal cover (18) is dismantled inside the cooling fluid filling the reactor pool, and
- qu'on refroidit le fluide de refroidissement remplissant la piscine du réacteur.- cooling the coolant filling the reactor pool.
8.- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que le fluide de refroidissement est de l'eau et qu'on enlève le couvercle de la cuve (2), lorsque la pression dans le circuit primaire à la sortie du coeur est voisine de 2 bars. 8.- Method according to claim 7, characterized in that the cooling fluid is water and that the cover of the tank (2) is removed, when the pressure in the primary circuit at the outlet of the core is close to 2 bars.
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