BE579367A - - Google Patents

Description

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 EMI1.1 
 



  "R3ACT3UR NUCLEAIRE" 
L'invention est relative à la construction d'un réac- teur nucléaire dans lequel, contrairement aux réalisations habituel- les, l'évacuation de l'énergie calorifique dégagée par les matières combustibles nucléaires s'effectue sans moyen de refroidissement, les éléments combustibles n'étant pas exposés à l'action de gaz ou de liquides. 



   La puissance développée par les usines atomiques ou par les réacteurs atomiques dépend dans une large mesure du degré d'activité thermique atteint par les réacteurs et est, jusqu'à pré- sent, limitée par l'impossibilité de pousser les réacteurs jusqu'aux hautes températures souhaitables. Jusqu'ici, les températures de ser- vice ne peuvent pratiquement dépasser les 450 , pas plus dans les 

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 réacteurs à refroidissement par eau que dans ceux à refroidissement par gaz et, en plus, dans ceux-ci, il faut, par l'insertion d'échan- souris de température, prévenir la contamination radioactive du cir- cuit primaire de refroidissement, ce qui se traduit par un accroisse- ment de la perte d'énergie.

   Essentiellement, la limitation de la tem- pérature trouve sa raison dans le manque de stabilité thermique des éléments combustibles actuellement utilisés que ce soit par suite d'un trop bas point de transformation ou de fusion ou que ce soit par sui- te d'une trop faible résistance à la corrosion des matières d'enroba- ge utilisées, à l'égard de l'agent de refroidissement. Enfin, la pres- sion de vapeur de l'agent de refroidissement impose également cer- taines limites, actuellement encore relativement étroites, à la tem- pérature du réacteur. 



   Nombreuses sont les tentatives de réalisation   d'élé-   ments combustibles ou de construction de réacteurs en vue   d'atteindre   des températures de service supérieures, en valeur absolue, à 400 . 



  On a ,dans ce but, tenté de remplacer les éléments combustibles mé- talliques par d'autres à base de combinaisons de matières non-.étal- liques comme carbures, oxydes etc., et également envisagé l'emploi de métaux fondus comme agents de refroidissement sans que, cependant, des solutions techniquement certaines aient été obtenues à ce point de vue. 



   D'après la présente invention est tracée une nouvelle voie caractérisée en ce que tombe, pratiquement complètement, l'obli-   gation   d'emploi d'un agent de refroidissement on contact direct avec l'élément combustible et par conséquent   fatalement   avec la matière nucléaire. 



   Un réacteur conforme à la présente invention est carac- térisé en ce que l'évacuation de la chaleur de la matière nucléaire 

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 vers le circuit primaire de refroidissement, lequel est déjà pré vu dans tout réacteur, s'effectue essentiellement par   rayonnement.   Dans la pratique de la présente invention, la température superficielle de   la matière   combustible peut, quels que soient le genre, la stabi- lité la sensibilité au rayonnement, etc d'un agent de refroidisse- ment, être rendue entièrement utilisable pour le rendement énergéti- que, lorsque la matière nucléaire combustible ou l'élément combusti- ble sont entourés à une distance convenable par un récipient qui éva- cue le rayonnement calorifique et   est   maintenu,

   par un refroidisse- ment agissant de   1'extérieur,   à des températures appropriées   à     la   ma- tière active utilisée. Par exemple, le coeur du réacteur peut être construit selon le principe d'un four à grand vide, dans lequel l'é- lément combustible est enfermé dans un récipient sur l'extérieur du- quel est disposé un système de tubes en serpentin parcourus par un courant   d'eau.   Cette forme de réalisation peut facilement s'adapter pour l'emploi d'eau comme agent de refroidissement sans risque du danger d'irruption de l'eau à l'intérieur du réacteur puisque cette eau de refroidissement se trouve à l'extérieur du récipient contenant , la matière nucléaire combustible.

   Les tubes en question peuvent d'ail- leurs être conçus comme tubes à ébullition'de telle sorte que des températures, par exemple de 700 , puissent être admises et au-delà par le système de refroidissement. 



   Etant donné que, conformément à l'invention, la   matiè-   re combustible elle-même ne doit plus être au contact d'un agent de refroidissement, il est désormais possible d'utiliser cette matière   à l'état   fondu, donc par conséquent d'utiliser un métal liquide com- :ne élément combustible lequel éventuellement fond par la chaleur du processus de fission et reste à l'état fondu pendant le fonctionne-      ment du réacteur.

   De ceci découle l'important avantage d'un certain auto-nettoyage puisque les produits de fission non gazeux s'accumule- ront à la surface du bain de fusion tandis que les éléments gazeux s'évacueront.   @        

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De façon, tout-à-fait générale, la confection des éléments combustibles est réellement plus simple dans le cas d'un réacteur conforme à l'invention que dans un réacteur travaillant avec   ajent   de refroidissement et pour lequel une enveloppe sûre et de longue durée de l'élément combustible exige des moyens techniques considé- rables.

   On peut, par exemple, arriver   à   une forme de réalisation simple d'un réacteur conforme à la présente invention en utilisant comme "élément combustible" un corps à forme en matériau modérateur,, en Graphite notamment, imprégné du matériau fissile. 



   Un autre avantage de la réalisation d'un réacteur conforme à l'invention consiste dans la simplification de la préparation de la matière combustible   utilisé.   Par suite de la construction simple des éléments combustibles, la matière combustible peut être évacuée ou remplacée d'une manière simple et relativement sans danger. La mise en oeuvre se présente de façon particulièrement favorable lors- qu'il s'agit de petits modèles de réacteurs pour lesquels le   réci-   pient entourant le combustible est   fabriqué   et mis en oeuvre avec   celui-ci.   



   La réalisation fondamentale d'un réacteur conforme à l'in- vention est schématiquement indiquée à la figure 1 dans laquelle, pour une meilleure compréhension sont seules représentées les par- ties essentielles du réacteur. 



   Dans la figure I, 11 représente le récipient entourant le noyau proprement dit du réacteur, récipient par exemple constitué de tôle d'acier et qui peut être hermétiquement fermé par le couvorcle 12. Ce couvercle 12 est à double paroi et contient la chambre de re- froidissement 13, tandis que l'enveloppe 11 est pourvue des tubes de refroidissement 14 disposés sur sa surface extérieure. A l'intérieur du récipient 11 se trouve le noyau proprement dit 15 du réacteur,      noyau contenant la matière nucléaire combustible.

   Le noyau du réacteur   @   

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 peut librement rayonner dans l'espace entouré par 11 puisque ce der- nier ne contient aucun moyen spécifique de refroidissement et peut, éventuellement, se trouver sous pression réduite.   Ainsi   s'ensuit, conformément à l'invention, la transmission pratiquement intégrale de   l'énergie   calorifique prenant naissance dans le   noyuu,   par simple rayonnement,dans le liquide de refroidissement circulant dans les tubes 14. 



     Complémentairement,   la   figure   2 montra un élément com- bustible tel qu'il s'est révélé convenir pour le but de l'invention. 



  Le corps à forme 21 est constitue de graphite et fonctionne   comme   modérateur. Il est muni d'un logement 22 et éventuellement de rainu- res 23 qui contiennent la matière nucléaire fondue. A la- surface de celle-ci se forme une couche de laitier ou de produits de fission solides qui se séparent continuellement de la matière fissile et fa- cilitent la séparation des produits nuisibles. Il faut encore noter en plus que également les produits gazeux de fission peuvent sortir de la matière combustible par la surface de la couche de laitier.

Claims (1)

1. EMI6.1

   H3V3ND 1 .'.1 m iI 'J r. - ' ., .... : . mm<m tt0tstamscam#[!=3:#..:s:-=#= I) Réacteur nucléaire so composant d'éléments combustibles contenant la salière fissile et d'au moins un circuit pour ajent de EMI6.2 refroïdissementp caractérise un ce que la transmission de la chaleur depuis la matière combustible nucléaire jusqu'au circuit primaire de rafrjidisseaent s'effectue totalGú10nt ou en jrando partie Jar ia3,Jn- nement.

   2) Réacteur aolon la revendication I, caractérisé on ce que la matière combustible nucléaire est placée dans un rudoient eux la surface extérieure duquel son': disposas les tubes du circuit du re- froidissement. EMI6.3

   3) Rúaoteur selon loo revendications 1 et 2, carletdriué en ce que la matière combuotïble nucléaire oat utiliee Q11.tiùro;.:\!nt ou partiellement à l'état fondu.

   4) Réacteur selon les revendications I à 3, caractérisé en ce que la matière combustible nucléaire ast répartie de façon home- gène dans un corps à forme en matériau modérateur disposé à l'inté- rieur do l'enceinte.

   5) Réacteur selon les revendications I à 4, caractérisé en ce que la matière combustible nucléaire est enfermée dans une enve- loppe hermétiquement close.