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Perfectionnements aux installations de réacteurs nucléaires.
La présente invention se rapporte à une installation de réacteur nucléaire refroidi et/ou modéré pur du liquide sous pres- ion* dans laquelle is coût élevé du liquide extge la plus grande économie au point de vuu do la quaantité du liquide utilisée et constitue dans une certaine mesure un facteur important pour la dé- termination des frais de premier établissaient et d'exploitation de l'installation.
Les conditions de sécurité normales exigent que la cuve du réacteur constitue la partie la plus basse du système de telle sorte que si unerupture de circuit se produit avec pour résultat une perte de pression, le liquide soit ramené dans le noyau du
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réacteur et y dissipe da la chaleur. En général, pour cette .on, les échangcurs tht:.l'l;liq,uen et les tuyauteries de circulation |Pnt disposas au-dessus du point le plus élevé du noyau du réact 5ïïr".
Dans une installation de réacteur utilisant un agon rorroidieseaont peu coûteux qui se dilata en 'eazau'f'an, irau
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Lli,..1.vU d'août de rltt'1'olditl:.e1.lont peut être .t'&Q11nl, 1l\iStt-n rou- te à froid on remplissant complotemûnt tout le circuit aprèi quoi on évacue l'excès d'agent de refroidissement quand celui-ci at- teint la température de régime.
Inversement, lorsque l'installation se refroidit, par sui-
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te d'un urrôt, jour compenser 1h per de volume d'agent de refroidissement, on doit réintroduire l'agent de rGfroidissel1ert que l'on a évacué, pour maintenir la continuité de la circulation afin de dissiper la. chaleur de désintégration. Tout ceci n'est pas écono- mique dans un circuit contenant un fluide coûteux.
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Cûïjj.16 installation de réacteur dans laquelle ce problème existe, on peut citer un réacteur à eau sous pression dans lequel une partie du contrôle nucléaire s'effectue par l'application du principe dit de déplacement spectral. L'application de ce principe aux réacteurs à eau sous pression, conprend l'emploi comme charge
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initiale d'agent de rerroid1ssement/modérteur, d'un mélange d'eau lourde et d'eau légère, dont la composition peut être progressive- 'ment changée de manière à modifier la ruactivito nucléaire.
Ainsi, il lo ....r1no1HI do réintroduction décrit pr4auUeiiuuent ut appliqué il 11"'1'&1 t non lou1t'mClut 1I40,u11"o as t11u,,our d'un VOlUll\8 de mà- lance coutaux complet pour la circulation à f.ra1l1.. pal Il ternît également nécessaire de modifier la composition de (la partie évacué. sous l'effet de la dilatation, avant de la réintroduire, de façon qu'elle soit à tous moments la more que celle de la partie resté dans le circuit parce qu'il faut être sûr que sa réintroduction ne provoque pas de modification accidentelle de la réactivité nucléai- re. En tout cas,
la réintroduction nécessiterait un contrôle précis
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afin que la pression du circuit et le niveau de travail soient touai
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deux maintenus à leurs valeurs correctes.
Suivait la présente invention, une installation de réac- @ teur nucléaire utilisant un agent de refroidissement/modérateur li- quide sous pression en circulation dans un circuit fermé passant par une cuve est caractérisée en ce qu'elle est munie d'unraccor- deaent mettant le point plus élevé de la cuve en communication avec un compartiment fermé contenant une masse constante de gaz agis- sant sur une surface libre de l'agent de refroidissement/Modérateur à l'intérieur de la cuve, la pression de ce gaz étant telle que la circulation reste amorcée lorsque l'agent de refroidissement est à une température minimum, le gaz assurant, à la température de fonc- tionnement, une pression compatible avec la pression de fonctionne- ment de l'installation.
Une forme de réalisation de l'invention appliquée à un réacteur fonctionnant avec un agent de refroidissement constitué par un mélange d'eau légère et d'eau lourde sera décrite ci-après avec référence au dessin annexa dans lequel l'installation de réac.1 teur est représenta schématiquement.
Le réacteur représenté comprend un noyau 1 entouré par une cuve cylindrique 2 comportant une entrée pour l'agent de refroidis- sement modérateur 3 et une sortie 4 disposées au mené niveau hori- zontal ou à peu près, immédiatement au-dessus du niveau supérieur du noyau.
La cuve 2 a un petit diamètre de manière que la quantité d'agent de refroidissement modérateur nécessaire pour couvrir l'en- trée 3 et la sortie 4 à l'état froid jusque un midveau LWL sous minimum, mais elle a cependant un volume suffisant, au-dessus du niveau à froid, pour contenir l'agent de refroidissement dilaté à un niveau m'iL dans les conditions de fonctionnement à chaud.
L'entrée et la sortie de l'agent de refroidissement sont reliées entre elles, par une tuyauterie 5 dans laquelle l'agent de refroidissement peut être pompé par une pompe 6 en un circuit fermé passant par l'échangeur thermique 7.
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L'échangeur thermique 7 a une forme classique et comporte des collecteurs d'entrée et de sortie par le fond 7a, 7b qui com- muniquent avec une série de tube* en U renversé 7o enfermés dans un carter extérieur dans lequel de l'eau destinée à la formation de vapeur circule grâce à des moyens non représentes. Des vannes 8, @ Sont prévues pour isoler l'échangeur thermique 7 et la poape 6 du reste du circuit.
La partie la plus haute de la cuve 2 est reliée par un tuyau 10 de relativement petit diamètre à un compartiment ferme de mise sous pression 11 pour du gaz hélium, situe au-dessus du niveau de liquide le plus élevé HWL dans la cuve du réacteur 2. La charge complète d'agent de refroidissement/modérateur.), lorsqu'elle est froide, reuplit tout le circuit de circulation et également la partie inférieure de la cuve 2 jusqu'au niveau LWL, Dans ces condi- tions, la partie supérieure de la cuve 2 du réacteur,
le tuyau 10 cet le copartiment de mise sous pression 11 sont remplis d'hélium à une pression suffisante pour maintenir remplies les parties supé- rieures du circuit de circulation et permettre à la pompe 6 de main- tenir en circulation le liquide agissant comme agent de refroidisse- ment/modérateur*
Afin que la circulation puis sa être amorcée à froid, la partie la plus basse 7b du collecteur de sortie et la zone supé- rieure de la cuve 2 peuvent être mises en communication avec une pompe à vide 15 par des tuyaux 15a, 15b munis de vannes.
La sortie de la pompe 15 est mise en communication avec l'atmosphère. L'inté. rieur de la cuve est relié par un tuyau 16 commandé par une vanne 16a, à une alimentation d'agent de refroidissement et à une pompe 18.
Le processus d'amorçage de la circulation dans le circuit décrit comprend tout d'abord la préparation de la charge d'agent de refroidissement dans le réservoir 18, ensuite l'ouverture de la vanne 16a et, les vannes 8,9 étant ouvertes, le pompage de la char... ge dans la cuve jusqu'à co que le liquide atteigne le niveau LWL.
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Le ,pompage est alors arrèt6e puis on forme leu vannes a, 9. (', La noyau du réacteur est origilite pourvu ,1" â1611lents combustibles et les barres do commande du r6ucteur (non reprÓ8ents) sont reliées à leurs dispositifs d'entraînement. La cuve 2 est alors reacellée.
Lorsque les vannes des tuyaux 15a 15b sont ouvertes, la pauya à vide 15 est aise on foiictionnc-iiitnt pour évacuer l'air de la cuve et de la tuyauterie 5 du circuit au-decsus du niveau LWL.
On produit ainsi une basse pression dans lu tuyauterie et dans l'es-
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pace libre de la cuve au-desuus du niveau LWL. La pompe z vide 15 est alors isolée du circuit en fermant les vannes des tuyaux 15a,
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15b. La toute preanloz4 d'hulium de l1 alimentation. 13 est alors appll-
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qu-o dans la cuve et le carn..rtitaerit de Mise sous pression en ou- vrant la vnmie 14a et cotte partie du circuit est alors reliplie d'hélium.
Le pompage du liquide agissant comme agent de refroidisse-
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inteit/,a,od6rateur est poursuivi juzqueà ce que la cuve soi pourvue
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d'une quantité d'agent de re!ro1dia3eent/odérateur suffisante pour remplir le reste du circuit à l'état froid. Le pompage à partir du réservoir 18 est alors arrêta. On ouvre ensuite la vanne 8 et le
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liquide s'éeoulo sur lou tubes en U 7o de l'dclianteur tl4ormique jusqu'au côté itortie de l'ch({i1eeur thermique et dans la tuyauterie 5 jusque la vanne 9, sous l'effet combiné du vide dans la tuyaute- rie et de la pression d'hélium dans la cuve qui agit sur le liquide qui s'y trouve.
On ouvre la vanne d'entrés 9 et met en uarche la pompe de
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circulation 6 et, copwe le circuit est oOl.ljJlôtt?....ont ÌJI1oro&, le li- quide coeuLe4ice à circuler.
Les barres de couuande du réacteur sont alors réglées your itublir un rendement de puissance prédéterminé. Ltagent de refroidisseij1.ent s'échauffe daua le noyau.
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A la tem;êrature de r4gLaee la dilatation de l'agent de re-
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froicisse...cnt/.ROdur&t8ur cet taha qu'il remplit le reste de la cuve cet tela qteil rs--liplit reste i cuve du rwactour jucquoau niveau HWL et 1-*riliuLi agissant, sur la aurfa-
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ce 'libre du liquida est ccnin dans le oOl.1p/1rtiment de mise sous 1'1', 1 t (III ,;x:;,u' \111'1 1':\'(.'1.>8101\ OO\.I)J1Ï Li ble avoo ocJ o " qui eut tnîces- . i.: :1' Um :' # circuit l J.'l11Cil al.., ,/ l.rc 1'E:..cLaW' 11\ ut .'.;..01'5 4xlG.GïllQ1 i, plaine puissance, Pour arrêter le ivacteur, OA réduit la u,ssnee propres-
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. vo .eut et Lie niveau do due refl'l.,'idis:Jem(.1It dercand à menu- 1'0 que ail t(,i ..c-rature diminue.
A mesure que le niveau daecend, .i.'lAllU1L\ le oow!,n;.tlw"n1.. dfl mise sous pression se dilate de .,Hll.! tu'a correspondants et maintient la continuité de l'agent de
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refroidissaient dans la totalité du circuit do circulation. La pom-
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j,'t: 6 t'ut alors Stre lua-intonuu en .1'ouctiurmeà.tOllt pour dissiper la due $*^ l'arr3t..A ri1r.lpol'te quel stade do 1'1l1'rt" le ruc.. teur peut tare re,.1is à pleine puissance amia devoir r6amorcor 1,% circulation.
R.ËY-P-X.SA¯T¯IONC¯ 1.... Installation de réacteur nucléaire utilisant un agent de liquide sous pression en circulation dans uu circuit fer11 passant par la cuve 4 pression, du réacteur exi ce qu'élit- conforte une coimunication entre la point le plue ilevû & l' int.:t..1.ú1.ù" de la cuva et une <îuCt<inte conteiicuit une lP.tSQ conatante de gaz qui 4b,lt sur la surface libre du liquide de refroio.ilH3c...:.ellt/ ....ournteur il. l'intérieur de la cuve, la pression du gaz étant telle que le circuit reste aâorc6 lorsque l'agent de refroidissement est à la température JO.1u11nu.sn.
2.... Installation de facteur nucléaire utilisant un agent de liquide souo pression en circulation dans un circuit fer-,é passant par une cuve de réacteur entourant le noyau, et un échangeur thersique qui est supporté il un niveau supériour à telui du noyau, caractérisée en ce qu'elle coiïyfnd un
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dispositif de -rise sous pression du liquide du circuit qui comprend
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une enceinte coml1qUAnt avec le Ltveau le plus 41*vé du liquide dans la partie du circuit qui se trouva à l'intérieur de la cuve.,
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une certaine quantité de gaz enferme dans cette enceinte et des moyens pour Maintenir le gaz à une pression équivalant à celle qui est nécessaire pour maintenir l'échangeur thermique amorcé lorsqu*il est froid, msis autrement à une pression compatible avec la pression de fonctionnement du système.
3.- Installation de réacteur nucléaire .suivant la revendi- cation 1 ou 2, caractérise** en ce que le circuit est amorcé avec un modoratour liquide contenant de l'eau lourda. '
4.- Intallation de réacteur nucléaire suivant la reven- dicaton 1, 2 ou 3, caractérisée on ce qu'elle comprend une pompe vide pour évacuer l'air de la cuve et de l'échangeur thermique.