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La présente invention concerne une installation thermodynamique, à machine thermodynamique dont l'agent moteur circule en circuit fermé, et dans laquelle la chaleur engendrée par un réacteur atomique est transmise à un agent de transport de chaleur, dont le circuit traverse ce réacteur, lequel agent est constitué par l'agent moteur lui même ou par un agent de transport de chaleur intermédiaire échangeant sa chaleur à l'agent moteur.
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Lorsque dans une telle installation ledit avende transport de chaleur est à haute pression, il n'est pas possible de le chauffer dans le récteur à une température assez élevée pour obtenir un bon rendement de la machine thermodynamique, et un comportement favorable de l'agent moteur.
Dans une installation connue, fonctionaant à la vapeur d'eau utilisée comme agent moteur, la vapeur chauffée par la chaleur engendrée dans le réacteur est portée à une température plus élevée au moyen des combustibles usuels. Or ceci exige l'utilisation d'appareils complé- mentaires et de sources d'énergie de deux types différents.
Le but de la présente invention est dé remédier à ces inconvénients et d'utiliser l'énergie atomique seule. Selon la présente invention on utilise à cet effet dans une installation thermodynamique du genre précité un agent de transport de chaleur dont la pression est inférieure à celle de l'agent de transport précité passant à travers le réacteur et qu'on envoie à travers le réacteur au moins dans un deuxième circuit, séparé du premier, en lui transmettant de la chaleur, dont il cède au moins une partie, dans un échangeur de chaleur, au fluide moteur de la machine thermodynamique circulant dans le premier circuit et préalablement chauffé par la chaleur prise dans le réacteur.
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Les dessins annexes donnent une'représentation simplifiée d'un exemple d'exécution de l'objet de l'in- vention. Les figs. 1 à 6 sont des schémas de ces exemples de réalisation.
Les installations thermodynamiques représentées comprennent un réacteur nucléaire 1 que traversent des circuits 21,22, 23, etc... pour les agents de transport de chaleur récupérant la chaleur engendrée dans le réacteur. Des turbines à vapeur 3 avec parties à haute pression 4 et parties à basse pression 5, ainsi que des groupes de turbines à gaz 6 comprenant une turbine 7 et un compresseur 8, actionnent des alternateurs électriques 9.
Les turbines à vapeur 3 comportent des condenseurs 10, des échangeurs de chaleur 11 pour le chauffage préalable de l'eau d'alimentation et des purgeurs 12. Dans les circuits des agents de transport de chaleur sont intercalées des pompes 13. Les circuits sont reliés entre eux ou à des appareils consommateurs de chaleur par des échangeurs de chaleur 151.152, 15, etc....
L'installation thermodynamique représentée sur la fig. 1 comprend un circuit pour l'agent moteur d'une machine thermodynamique, qui est dans ce cas la turbine à vapeur 3 La chaleur engendrée dans le réacteur 1 est transmise par le circuit 21 à l'agent moteur de la turbine
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à vapeur 3 Un agent de transport de chaleur,tel que le CO3 ou l'hélium, dont la pression est inférieure à celle de l'agent de transport de chaleurdu circuit 21 traversant le réacteur, ici l'agent moteur, est conduit par un deuxième circuit 22 séparé de ce circuit 21 à travers le réacteur en absorbant de la chaleur et cède une partie de cette chaleur dans un échangeur 151 à l'agent moteur de la machine thermodynamique, ici la turbine 3, préalablement chauffé dans le premier circuit 21 par la chaleur prise dans le réacteur.
Grâce au fait que l'agent de transport de chaleur du deuxième circuit 22 traversant le réacteur 1 est à une pression inférieure à celle de l'agent de transport de chaleur du premier circuit 21, il est possible de le porter à une température supérieure à celle de l'agent de transport de chaleur circulant dans le premier circuit 21.
En effet, les contraintes imposées aux conduites traversant le réacteur 1 se composent de contraintes de pression et de contraintes thermiques. Si l'une de ces contraintes est réduite, l'autre peut devenir proportionnellement plus importante.
Avant de passer dans l'échangeur de chaleur 151, l'agent de transport de chaleur du deuxième circuit 22 traversant le réacteur (fig. 1) fournit du travail dans la turbine 7 d'un groupe à turbine à gaz 6. En sortant
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'ae l'échangeur de chaleur 151, cet agent de transport ' de chaleur cède dans l'échangeur 152 de la chaleur à l'eau d'alimentation et, dans l'échangeur 153, de la chaleur à l'appareil utilisateur de chaleur 14. Cet agent de transport de chaleur est ensuite comprimé dans le compresseur 8, et ramené dans le réacteur 1. La'turbine vapeur 3 et le groupe 6 à turbine à gaz actionnent les alternateurs 9.
L'installation thermodynamique représentée sur la fig. 2 diffère de celle que montre la fig. 1 en ce sens qu'un troisième circuit 23 traverse le réacteur 1. Par ce circuit, l'agent moteur qui vient de l'étage à haute pression 4 de la turbine à vapeur 3, est surchauffé avant son entrée dans l'étage à basse pression 5. Etant donné que l'agent moteur partiellement détendu se présente déjà sous une pression relativement basse, la surchauffe jusqu'à une température suffisamment élevée peut avoir lieu directement dans le réacteur 1. La resurchauffe intermédiaire de l'agent moteur, qui a lieu directement dans le réacteur 1 au moyen du circuit 23, peut être éventuellement poussée plus fortement que la surchauffe de la vapeur vive qui doit avoir lieu dans l'échangeur de chaleur 151.
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Dans l'installation représente our la fig. ), non seule-tien les deux circuits 21,22, mais également deux autres circuits 24, 25 traversent le réacteur 1. deux autres ciruite 2, traversent réacteur Le circuit 2' sert au pré-chaui'fage de l'agent moteur de la turbine à vapeur 5. Par le circuit 24, l'agent de transport de chaleur, qui est conduit travers le réacteur 1 par la deuxième branche 22, est amené à passer une deuxième fois dans le réacteur 1, après avoir fourni du travail dans la turbine à gaz 7 et de la chaleur à l'agent moteur entrant à l'étage haute pression 4 de la turbine à vapeur 3.
L'agent de transport de chaleur ainsi ramené à une haute -température sert à la surchauffe de l'agent moteur de la turbine à vapeur 3 par l'inter- médiaire de l'échangeur de chaleur 154, ensuite comme dans les installations selon les figs. 1 et 2, et par l'intermédiaire des échangeurs de chaleur 152, 153, au pré-chauffage de l'eau d'alimentation ou comme source de chaleur pour les appareils utilisateurs 14.
Cet agent de transport de chaleur est ensuite comprimé dans le compresseur 8, et à nouveau ramené à travers le réacteur 1 (circuit 22)
L'installation thermodynamique représentée sur la fig. 4 se distingue de celles ci-dessus décrites en ce que l'agent moteur de la turbine à vapeur n'est pas
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chauffé directement au moyen du circuit 21 traversant le réacteur 1, mais que la chaleur engendrée dans le réacteur 1 est transmise par ce circuit 2 à un agent de transport de chaleur intermédiaire, lequel traverse un échangeur de chaleur en contact avec l'agent moteur dans un échangeur 155. L'agent de transport de chaleur intermédiaire est alors un fluide .maintenu à haute pression, par exemple de l'eau sous pression.
Etant donné les difficultés précédemment décrites, il n'est donc pas possible d'obtenir dans le premier circuit 21 un chauffage à une température suffisante, et ce chauffage n'est rendu possible que par l'intermédiaire de l'agent de transport de chaleur circulant dans le deuxième circuit 22 qui traverse le réacteur 1.
Dans les installations représentées sur les figs. 1 à 4, l'agent de transport de chaleur circulant dans le deuxième circuit qui traverse le réacteur est un fluide gazeux tel que l'hélium ou le CO2 (,le fluide fournit également, pendant son circuit, du.travail dans la turbine à gaz 7.
Toutefois il peut être avantageux de renoncer à une turbine à gaz, et d'utiliser un agent liquide comme véhicule de chaleur circulant dans le deuxième circuit qui traverse le réacteur.
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L'agent liquide peut alors, avantageusement, être un métal
Dans l' installation thermodynamique que montre la fig. 5, l'agent de transport de chaleur qui circule dans le deuxième circuit 22 traversant le réacteur 1 est formé par l'agent moteur de la machine thermodynamique, notamment de la turbine 3. Cet agent moteur est prélevé sur la turbine à vapeur 5 à la sortie de l'otage à haute pression 4, c'est-à-dire à l'état de pression relative- . ment basse, et chauffé dans le circuit 22 Il sert ensuite à la surchauffe de l'agent moteur chauffé dans le premier circuit 21 et est amené ensuite à l'étage basse pression 5.
Le circuit tracé en traits interrompus sur la fig. 5 indique cependant que l'agent moteur peut repasser une deuxième fois à travers le réacteur 1 par le circuit 26, avant d'être amené à l'étage basse pression 5.
Dans l'installation thermodynamique que montre la fig. 6, on prélève une partie de l'eau d'alimentation à faible pression dans le circuit 21 de l'agent moteur traversant le réacteur 1, et on la préchauffe, vaporise et surchauffe dans les circuits 27, 28 et 22 Elle sert ensuite, par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur 151, à la surchauffe de l'agent moteur vaporisé dans le circuit 21
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Elle est finalement ramenée à un étage de la partie haute pression 4 de la turbine à vapeur 3 qui correspond @ à la réduction de sa pression.
Dans tous les exemples précédemment décrits, les machines thermodynamiques dont l'agent moteur reçoit de la chaleur dans le premier circuit 21 qui traverse le réacteur, sont des turbines à vapeur. Il est cependant possible d'établir, dans l'esprit de l'invention, des installations dans lesquelles ces turbines à vapeur sont remplacées par d'autres machines thermodynamiques, par exemple par des turbines à gaz.
Les exemples montrent chacun un réacteur que traversent plusieurs circuits prévus pour les véhicules de chaleur.
On peut cependant diviser le réacteur en plusieurs réacteurs unitaires, à travers chacun desquels passe alors un circuit, ou en un réacteur pour les circuits des agents de transport de chaleur à haute pression, et un autre pour les circuits des agents de transport de chaleur à basse pression.