FR3143828A1 - Installation d’extraction de chaleur pour un réacteur - Google Patents
Installation d’extraction de chaleur pour un réacteur Download PDFInfo
- Publication number
- FR3143828A1 FR3143828A1 FR2213979A FR2213979A FR3143828A1 FR 3143828 A1 FR3143828 A1 FR 3143828A1 FR 2213979 A FR2213979 A FR 2213979A FR 2213979 A FR2213979 A FR 2213979A FR 3143828 A1 FR3143828 A1 FR 3143828A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- primary
- fluid
- circuit
- circulator
- heat exchanger
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21D—NUCLEAR POWER PLANT
- G21D1/00—Details of nuclear power plant
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21D—NUCLEAR POWER PLANT
- G21D3/00—Control of nuclear power plant
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
L’invention concerne une installation (100) d’extraction de chaleur pour un réacteur (7), comprenant :
un circuit primaire (1) pour un fluide primaire, notamment caloporteur, en échange thermique avec un cœur du réacteur (7), le circuit primaire (1) comportant un circulateur primaire (3) pour permettre la circulation du fluide primaire dans le circuit primaire (1) ;un circuit secondaire (2) pour un fluide secondaire, notamment caloporteur, en échange thermique avec un dispositif utilisateur (8), le circuit secondaire (2) comportant un circulateur secondaire (4) pour permettre la circulation du fluide secondaire dans le circuit secondaire (2) ;un premier échangeur de chaleur (10) configuré pour permettre un échange thermique entre le circuit primaire (1) et le circuit secondaire (2) ; l’installation (100) étant caractérisée en ce que le circuit primaire (1) et/ou le circuit secondaire (2) comporte un deuxième échangeur de chaleur (5, 6).
Figure d’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention porte sur une installation d’extraction de chaleur pour un réacteur.
On connaît un exemple d’installation d’extraction de chaleur pour un réacteur nucléaire comportant un circuit primaire pour un fluide primaire en échange thermique avec un cœur du réacteur nucléaire et un circuit secondaire pour un fluide secondaire en échange thermique avec un dispositif utilisateur tel qu’un consommateur de chaleur. Dans ce type d’installation, le circuit primaire comporte un circulateur primaire pour permettre la circulation du fluide primaire dans le circuit primaire et le circuit secondaire comporte un circulateur secondaire pour permettre la circulation du fluide secondaire dans le circuit secondaire.
Dans une installation de ce type, la température du fluide primaire et du fluide secondaire peut atteindre des valeurs maximales très élevées, par exemple de l’ordre de plusieurs centaines de degrés Celsius. Un problème avec une telle installation est que les circulateurs nécessitent une énergie électrique importante étant donné que le travail de compression est directement proportionnel à la température d’aspiration du fluide en jeu.
En outre, une telle température au niveau des circulateurs implique d’avoir recours à des matériaux spécifiques et peut conduire à des problématiques d’étanchéité, comme d’avoir recours à des joints spécifiques.
La présente invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant une installation d’extraction de chaleur pour un réacteur, notamment pour un réacteur nucléaire, par exemple pour un réacteur nucléaire à très haute température, comprenant :
- un circuit primaire pour un fluide primaire, notamment caloporteur, en échange thermique avec un cœur du réacteur, le circuit primaire comportant un circulateur primaire pour permettre la circulation du fluide primaire dans le circuit primaire ;
- un circuit secondaire pour un fluide secondaire, notamment caloporteur, en échange thermique avec un dispositif utilisateur, le circuit secondaire comportant un circulateur secondaire pour permettre la circulation du fluide secondaire dans le circuit secondaire ;
- un premier échangeur de chaleur configuré pour permettre un échange thermique entre le circuit primaire et le circuit secondaire ; le circuit primaire et/ou le circuit secondaire comportant un deuxième échangeur de chaleur, notamment configuré pour permettre au circulateur primaire et ou au circulateur secondaire de fonctionner à une température proche de la température ambiante, par exemple comprise entre 5 °C et 50 °C.
Ceci permet de réduire significativement la température au niveau d’une portion seulement du circuit primaire et/ou du circuit secondaire, ce qui permet de s’affranchir des contraintes liées aux très hautes températures pour certains dispositifs tels qu’un circulateur et/ou un système de vanneries et/ou une instrumentation nécessaire au bon fonctionnement de l’installation.
Selon une réalisation, le premier échangeur de chaleur est configuré pour permettre un échange thermique entre le fluide primaire et le fluide secondaire.
Selon une réalisation, le deuxième échangeur de chaleur du circuit primaire est configuré pour permettre un échange thermique entre une première portion du circuit primaire et une deuxième portion du circuit primaire, notamment pour transférer des calories entre un flux du fluide primaire relativement chaud et un flux du fluide primaire relativement froid.
Selon une réalisation, les première et deuxième portions du circuit primaire sont distinctes.
Selon une réalisation, le deuxième échangeur de chaleur du circuit primaire est configuré pour conjointement refroidir le fluide primaire en amont du circulateur primaire et réchauffer le fluide primaire en aval du circulateur primaire.
Selon une réalisation, le deuxième échangeur de chaleur du circuit primaire est configuré pour conjointement refroidir le fluide primaire en aval du premier échangeur de chaleur et réchauffer le fluide primaire en amont du réacteur.
Selon une réalisation, le deuxième échangeur de chaleur du circuit secondaire est configuré pour permettre un échange thermique entre une première portion du circuit secondaire et une deuxième portion du circuit secondaire, notamment pour transférer des calories entre un flux du fluide secondaire relativement chaud et un flux du fluide secondaire relativement froid.
Selon une réalisation, les première et deuxième portions du circuit secondaire sont distinctes.
Selon une réalisation, le deuxième échangeur de chaleur du circuit secondaire est configuré pour conjointement refroidir le fluide secondaire en amont du circulateur secondaire et réchauffer le fluide secondaire en aval du circulateur secondaire.
Selon une réalisation, le deuxième échangeur de chaleur du circuit secondaire est configuré pour conjointement refroidir le fluide secondaire en aval du dispositif utilisateur et réchauffer le fluide secondaire en amont du premier échangeur de chaleur.
Selon une réalisation, le premier échangeur de chaleur comporte un premier passage d’écoulement pour la circulation du fluide primaire et un deuxième passage d’écoulement pour la circulation du fluide secondaire, l’entrée du premier passage d’écoulement étant montée en aval du réacteur, la sortie du premier passage d’écoulement étant montée en amont du circulateur primaire, l’entrée du deuxième passage d’écoulement étant montée en aval du circulateur secondaire, la sortie du deuxième passage d’écoulement étant montée en amont du dispositif utilisateur.
Selon une réalisation, le circuit primaire comporte un troisième échangeur de chaleur, configuré pour permettre un échange thermique entre le fluide primaire et un premier fluide de refroidissement, le premier fluide de refroidissement étant notamment distinct du fluide primaire et du fluide secondaire.
Ceci permet de tamponner thermiquement la température la plus froide du cycle à température ambiante.
Selon une réalisation, le premier fluide de refroidissement comporte de l’eau et/ou de l’air, notamment de l’air pulsé.
Selon une réalisation, le troisième échangeur de chaleur est configuré pour refroidir le fluide primaire en aval du circulateur primaire, notamment pour réduire la température du fluide primaire d’une valeur comprise entre 1 °C et 60 °C.
Selon une réalisation, le circuit secondaire comporte un quatrième échangeur de chaleur, configuré pour permettre un échange thermique entre le fluide secondaire et un deuxième fluide de refroidissement, le deuxième fluide de refroidissement étant notamment distinct du fluide primaire et du fluide secondaire.
Ceci permet de tamponner thermiquement la température la plus froide du cycle à température ambiante.
Selon une réalisation, le deuxième fluide de refroidissement comporte de l’eau et/ou de l’air, notamment de l’air pulsé.
Selon une réalisation, le quatrième échangeur de chaleur étant configuré pour refroidir le fluide secondaire en aval du circulateur secondaire, notamment pour réduire la température du fluide secondaire d’une valeur comprise entre 1 °C et 60 °C.
Selon une réalisation, le premier échangeur de chaleur et/ou le deuxième échangeur de chaleur étant du type à contre-courant ou à courant croisé.
Selon une réalisation, au moins l’un du premier échangeur de chaleur et du deuxième échangeur de chaleur est à tubes et à calandre, ou à plaques et à calandre, ou à micro-canaux ou à plaques.
Selon une réalisation, le fluide primaire comporte de l’hélium et/ou le fluide secondaire comporte du dioxyde de carbone et/ou de l’azote et/ou de l’hélium et/ou une combinaison d’au moins deux de ces gaz.
Selon une réalisation, le premier échangeur de chaleur est configuré pour permettre une diminution de la température du fluide primaire d’une valeur comprise entre environ 200 °C et 600 °C, pour une pression du fluide primaire comprise entre 10 et 50 bar.
Selon une réalisation, le premier échangeur de chaleur est configuré pour permettre une augmentation de la température du fluide secondaire d’une valeur comprise entre environ 200 °C et 600 °C, pour une pression du fluide secondaire comprise entre 10 et 50 bar.
Selon une réalisation, le deuxième échangeur de chaleur du circuit primaire est configuré pour permettre une diminution de la température du fluide primaire d’une valeur comprise entre environ 100 °C et 300 °C, pour une pression du fluide primaire comprise entre 10 et 50 bar.
Selon une réalisation, le deuxième échangeur de chaleur du circuit primaire est configuré pour permettre une augmentation de la température du fluide primaire d’une valeur comprise entre environ 100 °C et 300 °C, pour une pression du fluide primaire comprise entre 10 et 50 bar.
Selon une réalisation, le deuxième échangeur de chaleur du circuit secondaire est configuré pour permettre une diminution de la température du fluide secondaire d’une valeur comprise entre environ 100 °C et 300 °C, pour une pression du fluide secondaire comprise entre 10 et 50 bar.
Selon une réalisation, le deuxième échangeur de chaleur du circuit secondaire est configuré pour permettre une augmentation de la température du fluide secondaire d’une valeur comprise entre environ 100 °C et 300 °C, pour une pression du fluide secondaire comprise entre 10 et 50 bar.
Selon une réalisation, le troisième échangeur de chaleur est configuré pour permettre une diminution de la température du fluide primaire d’une valeur comprise entre environ 1 °C et 60 °C, pour une pression du fluide primaire comprise entre 10 et 50 bar, par exemple comprise entre 15 et 30 bar.
Selon une réalisation, le quatrième échangeur de chaleur est configuré pour permettre une diminution de la température du fluide secondaire d’une valeur comprise entre environ 1 °C et 60 °C, pour une pression du fluide secondaire comprise entre 10 et 50 bar, par exemple comprise entre 15 et 30 bar.
Selon une réalisation, le circuit primaire comporte une première turbine agencée pour être mise en rotation par le fluide primaire, la première turbine étant agencée pour générer de l’énergie notamment pour alimenter le circulateur primaire et/ou le circulateur secondaire.
Selon une réalisation, la première turbine est montée en aval du réacteur et en amont du premier échangeur de chaleur.
Selon une réalisation, la première turbine est reliée par liaison mécanique au circulateur primaire et/ou au circulateur secondaire, pour entraîner ledit circulateur.
En variante, la première turbine est reliée par liaison mécanique à un générateur de courant électrique notamment pour l’alimentation électrique du circulateur primaire et/ou du circulateur secondaire. Cette première turbine peut également produire un surplus d’électricité en regard de la consommation électrique du ou des circulateurs et permettre une cogénération d’électricité en plus de la fourniture de chaleur haute température au sein de l’installation.
Selon une réalisation, la première turbine est montée dans le circuit primaire, à l’emplacement où la température du fluide primaire est au moins égale à 20% de la température maximale du fluide primaire.
Selon une réalisation, la première turbine est configurée de sorte que son taux de détente produise au moins le travail mécanique nécessaire et/ou l'électricité nécessaire pour alimenter le circulateur primaire et/ou le circulateur secondaire.
Selon une réalisation, le circuit secondaire comporte une deuxième turbine agencée pour être mise en rotation par le fluide secondaire, la deuxième turbine étant agencée pour générer de l’énergie notamment pour alimenter le circulateur primaire et/ou le circulateur secondaire.
Selon une réalisation, la deuxième turbine est montée du premier échangeur de chaleur et en amont du dispositif utilisateur.
Selon une réalisation, la deuxième turbine est reliée par liaison mécanique au circulateur primaire et/ou au circulateur secondaire, pour entraîner ledit circulateur.
En variante, la deuxième turbine est reliée par liaison mécanique à un générateur de courant électrique notamment pour l’alimentation électrique du circulateur primaire et/ou du circulateur secondaire. Cette deuxième turbine peut également produire un surplus d’électricité en regard de la consommation électrique du ou des circulateurs et permettre une cogénération d’électricité en plus de la fourniture de chaleur haute température au sein de l’installation.
Selon une réalisation, la deuxième turbine est montée dans le circuit secondaire, à l’emplacement où la température du fluide secondaire est au moins égale à 20% de la température maximale du fluide secondaire.
Selon une réalisation, la deuxième turbine est configurée de sorte que son taux de détente produise au moins le travail mécanique nécessaire et/ou l'électricité nécessaire pour alimenter le circulateur primaire et/ou le circulateur secondaire.
Selon une réalisation, au moins l’une de la première turbine et de la deuxième turbine comporte une turbine de détente notamment alimentée en fluide haute température.
Selon une réalisation, au moins l’une de la première turbine et de la deuxième turbine est configurée pour fonctionner selon un cycle de Brayton fermé.
Selon une réalisation, au moins l’un du circulateur primaire et du circulateur secondaire est configuré pour fonctionner selon un cycle de Brayton fermé.
Selon une réalisation, la première turbine et le circulateur primaire sont configurés pour former ensemble, un cycle de Brayton fermé.
Selon une réalisation, la deuxième turbine et le circulateur secondaire sont configurés pour former ensemble, un cycle de Brayton fermé.
Selon une réalisation, l’une de la première turbine et de la deuxième turbine est combinée avec l’un du circulateur primaire et du circulateur secondaire pour former l’un avec l’autre, un cycle de Brayton fermé.
Selon une réalisation, au moins l’un du circulateur primaire et du circulateur secondaire comporte un compresseur notamment configuré pour fonctionner à température ambiante, notamment à une température comprise entre 5 °C et 50 °C.
Selon une réalisation, le circulateur primaire est configuré pour vaincre les pertes de charge du circuit primaire.
Selon une réalisation, le circulateur secondaire est configuré pour vaincre les pertes de charge du circuit secondaire.
L’invention concerne en outre un procédé d’extraction de chaleur pour un réacteur, notamment pour un réacteur nucléaire, par exemple pour un réacteur nucléaire à très haute température, au moyen d’une installation telle que décrite ci-dessus, le procédé comportant les étapes :
- échanger de l'énergie thermique entre le circuit primaire et le circuit secondaire, au moyen du premier échangeur de chaleur ;
- échanger de l’énergie thermique entre une première portion du circuit primaire et une deuxième portion du circuit primaire et/ou échanger de l’énergie thermique entre une première portion du circuit secondaire et une deuxième portion du circuit secondaire.
Selon une réalisation, la première portion du circuit primaire est disposée entre l’aval du premier échangeur de chaleur et l’amont du circulateur primaire.
Selon une réalisation, la deuxième portion du circuit primaire est disposée entre l’aval du circulateur primaire et l’amont du réacteur.
Selon une réalisation, la première portion du circuit secondaire est disposée entre l’aval du dispositif utilisateur et l’amont du circulateur secondaire.
Selon une réalisation, la deuxième portion du circuit secondaire est disposée entre l’aval du circulateur secondaire et l’amont du premier échangeur de chaleur.
Selon une réalisation, le procédé comporte l’étape de faire circuler le fluide primaire dans le circuit primaire, au moyen du circulateur primaire.
Selon une réalisation, le procédé comporte l’étape de faire circuler le fluide secondaire dans le circuit secondaire, au moyen du circulateur secondaire.
Selon une réalisation, le procédé comporte l’étape de générer de l’énergie au moyen de la première turbine et/ou de la deuxième turbine, notamment pour alimenter le circulateur primaire et/ou le circulateur secondaire.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.
En référence à la , on a représenté une installation 100 d’extraction de chaleur pour un réacteur 7.
On entend par réacteur, une source de chaleur haute température, typiquement une température de plusieurs centaines de degrés Celsius, par exemple une température supérieure à 300 °C. Un tel réacteur ou une telle source de chaleur peut comporter un réacteur ou une centrale ou tout type d’installation industrielle permettant de fournir un tel niveau de températures.
Dans l’exemple représenté, le réacteur 7 comporte un réacteur nucléaire 7, notamment à très haute température aussi connu sous l’appellation VHTR (pour « Very High Temperature Reactor » en anglais) ou HTGR (pour « High Temperature Gas-cooled Reactor » en anglais).
Comme visible sur la , l’installation 100 comprend :
- un circuit primaire 1 pour un fluide primaire en échange thermique avec un cœur du réacteur nucléaire 7 ;
- un circuit secondaire 2 pour un fluide secondaire en échange thermique avec un dispositif utilisateur 8 ;
- un premier échangeur de chaleur 10 configuré pour permettre un échange thermique entre le circuit primaire 1 et le circuit secondaire 2.
Le premier échangeur de chaleur 10 est configuré pour permettre un transfert d’énergie thermique du fluide primaire vers le fluide secondaire, notamment sans les mélanger.
Dans l’exemple considéré, le fluide primaire est un fluide caloporteur, présentant notamment une chaleur spécifique élevée. Le fluide primaire peut comporter de l’hélium. Par ailleurs, le fluide secondaire est un fluide caloporteur. Le fluide secondaire peut comporter du dioxyde de carbone et/ou de l’azote et/ou de l’hélium et/ou une combinaison d’au moins deux de ces gaz.
Dans l’exemple représenté, le premier échangeur de chaleur 10 comporte un premier passage d’écoulement 11 pour la circulation du fluide primaire et un deuxième passage d’écoulement 12 pour la circulation du fluide secondaire.
Le premier échangeur 10 est à contre-courant ou à courant croisé, par exemple sous la forme d’un échangeur tubes et à calandre ou d’un échangeur à plaques et à calandre ou d’un échangeur à plaques.
L’entrée du premier passage d’écoulement 11 est montée en aval du réacteur nucléaire 7. La sortie du premier passage d’écoulement 11 est montée en amont du circulateur primaire 3. L’entrée du deuxième passage d’écoulement 12 est montée en aval du circulateur secondaire 4. La sortie du deuxième passage d’écoulement 12 est montée en amont du dispositif utilisateur 8.
Dans un exemple de réalisation, le fluide primaire est à une température comprise entre environ 450 °C et 750 °C en aval du réacteur nucléaire 7. Le fluide primaire entre dans le premier passage d’écoulement 11 avec sensiblement la même température et sort du premier passage d’écoulement avec une température comprise entre environ 200 °C et 600 °C. Le fluide secondaire entre dans le deuxième passage d’écoulement à une température comprise entre environ 100 °C et 350 °C et sort du deuxième passage d’écoulement avec une température comprise entre environ 450 °C et 700 °C.
En entrant dans le premier passage d’écoulement, le fluide primaire est à une pression d’environ 10 à 50 bar, par exemple d’environ 20 bar. En sortant du deuxième passage d’écoulement, le fluide secondaire est à une pression d’environ 10 à 50 bar, par exemple d’environ 20 bar.
Le dispositif utilisateur 8 comporte un échangeur de chaleur notamment un échangeur industriel par exemple configuré pour récupérer de la chaleur par l’intermédiaire d’un fluide caloporteur de sortie.
Le circuit primaire 1 comporte un circulateur primaire 3 pour permettre la circulation du fluide primaire dans le circuit primaire 1. Le circulateur primaire 3 peut être configuré pour travailler à température ambiante, par exemple à une température comprise entre 5 °C et 50 °C. Le circulateur primaire 3 peut comporter un compresseur ou une soufflante.
Dans l’exemple de la , le fluide primaire est à une température d’environ 10 °C - 50 °C, par exemple à une température de 40 °C et à une pression d’environ 15-20 bar, notamment d’environ 19 bar, à l’entrée du circulateur primaire 3.
Le circuit secondaire 2 comporte un circulateur secondaire 4 pour permettre la circulation du fluide secondaire dans le circuit secondaire 2. Le circulateur secondaire 4 peut être configuré pour travailler à température ambiante, par exemple à une température comprise entre 5 °C et 50 °C. Le circulateur secondaire 4 peut comporter un compresseur ou une soufflante.
Le fluide secondaire est à une température d’environ 10 °C - 50 °C, par exemple à une température de 40 °C et à une pression d’environ 10-50 bar, notamment d’environ 20 bar, à l’entrée du circulateur secondaire 4.
Le circuit primaire 1 et le circuit secondaire 2 comportent chacun un deuxième échangeur de chaleur 5, 6 configuré pour permettre au circulateur primaire 3, respectivement au circulateur secondaire 4, de fonctionner à une température proche de la température ambiante, par exemple comprise entre 5 °C et 50 °C.
Le deuxième échangeur de chaleur 5 du circuit primaire 1 est configuré pour permettre un échange thermique entre une première portion du circuit primaire 1 et une deuxième portion du circuit primaire 1, pour transférer des calories entre un flux du fluide primaire relativement chaud et un flux du fluide primaire relativement froid.
Le flux du fluide primaire relativement froid est à une température proche de la température ambiante, par exemple comprise entre environ 5 °C et 50 °C. Le flux du fluide primaire relativement chaud est à une température comprise entre environ 200 °C et 600 °C.
La première portion du circuit primaire 1 est distincte de la deuxième portion du circuit primaire 1.
Le deuxième échangeur de chaleur 5 du circuit primaire 1 est configuré pour conjointement refroidir le fluide primaire en amont du circulateur primaire 3 et pour réchauffer le fluide primaire en aval du circulateur primaire 3.
Le deuxième échangeur de chaleur 5 du circuit primaire 1 est configuré pour conjointement refroidir le fluide primaire en aval du premier échangeur de chaleur 10 et réchauffer le fluide primaire en amont du réacteur nucléaire 7.
Le deuxième échangeur de chaleur 6 du circuit secondaire 2 est configuré pour permettre un échange thermique entre une première portion du circuit secondaire 2 et une deuxième portion du circuit secondaire 2, pour transférer des calories entre un flux du fluide secondaire relativement chaud et un flux du fluide secondaire relativement froid.
La première portion du circuit secondaire 2 est distincte de la deuxième portion du circuit secondaire 2.
Le deuxième échangeur de chaleur 6 du circuit secondaire 2 est configuré pour conjointement refroidir le fluide secondaire en amont du circulateur secondaire 4 et pour réchauffer le fluide secondaire en aval du circulateur secondaire 4.
Le deuxième échangeur de chaleur 6 du circuit secondaire 2 est configuré pour conjointement refroidir le fluide secondaire en aval du dispositif utilisateur 8 et réchauffer le fluide secondaire en amont du premier échangeur de chaleur 10.
Comme représenté à la , le circuit primaire 1 comporte un troisième échangeur de chaleur 13, configuré pour permettre un échange thermique entre le fluide primaire et un premier fluide de refroidissement.
Le premier fluide de refroidissement est distinct du fluide primaire et du fluide secondaire. Le premier fluide de refroidissement comporte de l’eau ou de l’air pulsé par un ventilateur. Lorsque le premier fluide de refroidissement comporte de l’air, la température de ce dernier peut être négative, par exemple jusqu'à -30 °C, ce qui permet de réduire davantage la consommation électrique du circulateur primaire 3 pour la même performance thermohydraulique.
Le troisième échangeur de chaleur est configuré pour refroidir le fluide primaire en aval du circulateur primaire 3, pour réduire la température du fluide primaire de 1 à 60 °C.
Le circuit secondaire 2 comporte un quatrième échangeur de chaleur 14, configuré pour permettre un échange thermique entre le fluide secondaire et un deuxième fluide de refroidissement.
Le deuxième fluide de refroidissement est distinct du fluide primaire et du fluide secondaire. Le deuxième fluide de refroidissement comporte de l’eau ou de l’air pulsé par un ventilateur. Lorsque le deuxième fluide de refroidissement comporte de l’air, la température de ce dernier peut être négative, par exemple jusqu'à -30 °C, ce qui permet de réduire davantage la consommation électrique du circulateur secondaire 4 pour la même performance thermohydraulique.
Le quatrième échangeur de chaleur est configuré pour refroidir le fluide secondaire en aval du circulateur secondaire 4, pour réduire la température du fluide secondaire de 1 à 60 °C.
La représente l’installation 100 de la , dans laquelle :
- le circuit primaire 1 comporte une première turbine 15 agencée pour être mise en rotation par le fluide primaire, la première turbine 15 étant agencée pour transférer de l’énergie par l’intermédiaire d’une première liaison mécanique 17, pour alimenter le circulateur primaire 3.
- le circuit secondaire 2 comporte une deuxième turbine 16 agencée pour être mise en rotation par le fluide secondaire, la deuxième turbine 16 étant agencée pour transférer de l’énergie par l’intermédiaire d’une deuxième liaison mécanique 18, pour alimenter le circulateur secondaire 4.
La première turbine 15 est montée en aval du réacteur nucléaire 7 et en amont du premier échangeur de chaleur 10.
La deuxième turbine 16 est montée en aval du premier échangeur de chaleur 10 et en amont du dispositif utilisateur 8.
Dans un exemple de réalisation, le fluide primaire est à une température d’environ 600 °C et une pression d’environ 20 bar en sortie du réacteur nucléaire 7. Le fluide primaire sort de la première turbine 15 et entre dans le premier échangeur de chaleur 10, avec une température d’environ 570 °C et une pression d’environ 19 bar. Il sort du premier échangeur de chaleur 10 avec une température d’environ 250 °C et une pression d’environ 20 bar. Il sort du deuxième échangeur de chaleur 5 du circuit primaire 1, pour entrer dans le circulateur primaire 3, avec une température d’environ 40 °C et une pression d’environ 19 bar. Il sort du deuxième échangeur de chaleur 5 pour arriver directement en amont du réacteur nucléaire 7, avec une température d’environ 240 °C.
Le fluide secondaire entre dans le premier échangeur de chaleur 10 avec une température d’environ 190 °C. Il sort du premier échangeur de chaleur 10 pour entrer dans la deuxième turbine 16, avec une température d’environ 550 °C et une pression d’environ 20 bar. Il sort de la deuxième turbine 16 avec une température d’environ 520 °C et une pression d’environ 18 bar. Il entre dans le deuxième échangeur de chaleur 6 du circuit secondaire 2 avec une température d’environ 200 °C, pour en sortir avec une température d’environ 40 °C et une pression d’environ 17 bar. À cette température et à cette pression, il entre dans le circulateur secondaire 4. Le fluide secondaire entre dans le deuxième échangeur de chaleur 6 du circuit secondaire 2 avec une température d’environ 30 °C et une pression d’environ 21 bar pour en sortir avec une température d’environ 190 °C.
Un procédé d’extraction de chaleur pour un réacteur nucléaire au moyen d’une installation 100 telle que décrite en lien avec les figures 1 et 2 comprend les étapes :
- échanger de l'énergie thermique entre le circuit primaire 1 et le circuit secondaire 2, au moyen du premier échangeur de chaleur 10 ;
- échanger de l’énergie thermique entre une première portion du circuit primaire 1 et une deuxième portion du circuit primaire 1 et/ou échanger de l’énergie thermique entre une première portion du circuit secondaire 2 et une deuxième portion du circuit secondaire 2.
Claims (10)
- Installation (100) d’extraction de chaleur pour un réacteur (7), notamment pour un réacteur nucléaire (7), par exemple pour un réacteur nucléaire à très haute température, comprenant :
- un circuit primaire (1) pour un fluide primaire, notamment caloporteur, en échange thermique avec un cœur du réacteur (7), le circuit primaire (1) comportant un circulateur primaire (3) pour permettre la circulation du fluide primaire dans le circuit primaire (1) ;
- un circuit secondaire (2) pour un fluide secondaire, notamment caloporteur, en échange thermique avec un dispositif utilisateur (8), le circuit secondaire (2) comportant un circulateur secondaire (4) pour permettre la circulation du fluide secondaire dans le circuit secondaire (2) ;
- un premier échangeur de chaleur (10) configuré pour permettre un échange thermique entre le circuit primaire (1) et le circuit secondaire (2) ; l’installation (100) étant caractérisée en ce que le circuit primaire (1) et/ou le circuit secondaire (2) comporte un deuxième échangeur de chaleur (5, 6), notamment configuré pour permettre au circulateur primaire (1) et ou au circulateur secondaire (2) de fonctionner à une température proche de la température ambiante, par exemple comprise entre 5 °C et 50 °C.
- Installation (100) selon la revendication précédente, le deuxième échangeur de chaleur (5) du circuit primaire (1) étant configuré pour permettre un échange thermique entre une première portion du circuit primaire (1) et une deuxième portion du circuit primaire (1), notamment pour transférer des calories entre un flux du fluide primaire relativement chaud et un flux du fluide primaire relativement froid.
- Installation (100) selon l’une des revendications précédentes, le deuxième échangeur de chaleur (6) du circuit secondaire (2) étant configuré pour permettre un échange thermique entre une première portion du circuit secondaire (2) et une deuxième portion du circuit secondaire (2), notamment pour transférer des calories entre un flux du fluide secondaire relativement chaud et un flux du fluide secondaire relativement froid.
- Installation (100) selon l’une des revendications précédentes, le premier échangeur de chaleur (10) comportant un premier passage d’écoulement (11) pour la circulation du fluide primaire et un deuxième passage d’écoulement (12) pour la circulation du fluide secondaire, l’entrée du premier passage d’écoulement (11) étant montée en aval du réacteur (7), la sortie du premier passage d’écoulement (11) étant montée en amont du circulateur primaire (3), l’entrée du deuxième passage d’écoulement (12) étant montée en aval du circulateur secondaire (4), la sortie du deuxième passage d’écoulement (12) étant montée en amont du dispositif utilisateur (8).
- Installation (100) selon l’une des revendications précédentes, le circuit primaire (1) comportant un troisième échangeur de chaleur (13), configuré pour permettre un échange thermique entre le fluide primaire et un premier fluide de refroidissement, le premier fluide de refroidissement étant notamment distinct du fluide primaire et du fluide secondaire.
- Installation (100) selon l’une des revendications précédentes, le circuit secondaire (2) comportant un quatrième échangeur de chaleur (14), configuré pour permettre un échange thermique entre le fluide secondaire et un deuxième fluide de refroidissement, le deuxième fluide de refroidissement étant notamment distinct du fluide primaire et du fluide secondaire.
- Installation (100) selon l’une des revendications précédentes, le fluide primaire comportant de l’hélium et/ou le fluide secondaire comportant du dioxyde de carbone et/ou de l’azote et/ou de l’hélium et/ou une combinaison d’au moins deux de ces gaz.
- Installation (100) selon l’une des revendications précédentes, le circuit primaire (1) comportant une première turbine (15) agencée pour être mise en rotation par le fluide primaire, la première turbine (15) étant agencée pour générer de l’énergie notamment pour alimenter le circulateur primaire (3) et/ou le circulateur secondaire (4), la première turbine étant notamment montée en aval du réacteur (7) et en amont du premier échangeur de chaleur (10).
- Installation (100) selon l’une des revendications précédentes, le circuit secondaire (2) comportant une deuxième turbine (16) agencée pour être mise en rotation par le fluide secondaire, la deuxième turbine (16) étant agencée pour générer de l’énergie notamment pour alimenter le circulateur primaire (3) et/ou le circulateur secondaire (4), la deuxième turbine étant notamment montée en aval du premier échangeur de chaleur (10) et en amont du dispositif utilisateur (8).
- Procédé d’extraction de chaleur pour un réacteur (7), notamment pour un réacteur nucléaire (7) par exemple pour un réacteur nucléaire (7) à très haute température, au moyen d’une installation (100) selon l’une des revendications précédentes, comportant les étapes :
- échanger de l'énergie thermique entre le circuit primaire (1) et le circuit secondaire (2), au moyen du premier échangeur de chaleur (10) ;
- échanger de l’énergie thermique entre une première portion du circuit primaire (1) et une deuxième portion du circuit primaire (1) et/ou échanger de l’énergie thermique entre une première portion du circuit secondaire (2) et une deuxième portion du circuit secondaire (2).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2213979A FR3143828A1 (fr) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | Installation d’extraction de chaleur pour un réacteur |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2213979A FR3143828A1 (fr) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | Installation d’extraction de chaleur pour un réacteur |
| FR2213979 | 2022-12-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3143828A1 true FR3143828A1 (fr) | 2024-06-21 |
Family
ID=85936971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2213979A Pending FR3143828A1 (fr) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | Installation d’extraction de chaleur pour un réacteur |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3143828A1 (fr) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060056572A1 (en) * | 2002-04-12 | 2006-03-16 | Framatome Anp | Method and device for the production of electricity from the heat produced in the core of at least one high temperature nuclear reactor |
| FR3016725A1 (fr) * | 2014-01-20 | 2015-07-24 | Commissariat Energie Atomique | Installation d'extraction de chaleur pour un reacteur nucleaire a neutrons rapides |
-
2022
- 2022-12-20 FR FR2213979A patent/FR3143828A1/fr active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060056572A1 (en) * | 2002-04-12 | 2006-03-16 | Framatome Anp | Method and device for the production of electricity from the heat produced in the core of at least one high temperature nuclear reactor |
| FR3016725A1 (fr) * | 2014-01-20 | 2015-07-24 | Commissariat Energie Atomique | Installation d'extraction de chaleur pour un reacteur nucleaire a neutrons rapides |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SABHARWALL PIYUSH ET AL: "Experimental facility for development of high-temperature reactor technology: instrumentation needs and challenges", EPJ NUCLEAR SCIENCES & TECHNOLOGIES, vol. 1, 1 January 2015 (2015-01-01), pages 14, XP093049137, DOI: 10.1051/epjn/e2015-50011-8 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2383522B1 (fr) | Intégration thermique d'une capture de dioxyde de carbone et unité de compression dotée d'une installation à vapeur ou à cycle combiné | |
| CN101846101A (zh) | 进口空气加热和冷却系统 | |
| WO2023240859A1 (fr) | Système d'expérience de performance pour cycle de brayton fermé | |
| CN114077271B (zh) | 一种高温氯化盐光热与储能循环模拟实验平台及实验方法 | |
| US20110016870A1 (en) | Method and apparatus for improved gas turbine efficiency and augmented power output | |
| CN108369158B (zh) | 压缩空气储能燃烧室的试验设施 | |
| CN116826104B (zh) | 一种用于sofc电堆模组测试的燃料供给系统设计及其运行方法 | |
| CN113982700A (zh) | 一种高温气冷堆轴封供汽系统 | |
| CN119508013B (zh) | 一种燃气轮机tca/fgh大温差驱动下s-co2动力循环系统 | |
| CN118231706B (zh) | 一种固定式氢燃料电池系统装置及低温启动控制方法 | |
| RU97121547A (ru) | Способ эксплуатации энергетической установки и установки для его осуществления | |
| CN118775100A (zh) | 一种可集成温差发电的声热耦合预冷火箭发动机 | |
| Li et al. | Hydrocarbon combustion powered micro thermoelectric generator with an inverted T-shape heat collector | |
| CN117913311A (zh) | 一种燃料电池热管理系统 | |
| US12338767B2 (en) | Gas turbine inlet cooling for constant power output | |
| CN218266044U (zh) | 一种空气布雷顿发电系统、移动电源及孤网电源系统 | |
| JP3784616B2 (ja) | 小容量のガスタービンコージェネレーションシステムの熱電比制御方法 | |
| CN210718302U (zh) | 一种水电站温控系统 | |
| JP3219186U (ja) | 太陽熱空気発電設備 | |
| KR102920638B1 (ko) | 선박용 열전발전 시스템 | |
| CN216595429U (zh) | 一种燃料电池测试装置 | |
| JP2013253830A (ja) | 原子炉 | |
| CN223282116U (zh) | 一种无机工质闭式循环橇装发电系统 | |
| US20240194361A1 (en) | Systems and methods of thermoelectric cooling in power plants | |
| CN215333140U (zh) | 一种航改型燃机空气进气冷却系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20240621 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |