EP0190075A1 - Steam generator with liquid metal as the heat transport medium and with leak detection by removing such a liquid metal - Google Patents

Steam generator with liquid metal as the heat transport medium and with leak detection by removing such a liquid metal Download PDF

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EP0190075A1
EP0190075A1 EP86400130A EP86400130A EP0190075A1 EP 0190075 A1 EP0190075 A1 EP 0190075A1 EP 86400130 A EP86400130 A EP 86400130A EP 86400130 A EP86400130 A EP 86400130A EP 0190075 A1 EP0190075 A1 EP 0190075A1
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EP
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plate
tubes
steam generator
tube
bundle
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EP86400130A
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EP0190075B1 (en
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René Traiteur
Jean-Pierre Fabregue
Jean-Luc Minguet
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Novatome SA
Original Assignee
Novatome SA
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0229—Double end plates; Single end plates with hollow spaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/06—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being molten; Use of molten metal, e.g. zinc, as heat transfer medium
    • F22B1/063—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being molten; Use of molten metal, e.g. zinc, as heat transfer medium for metal cooled nuclear reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/42—Applications, arrangements, or dispositions of alarm or automatic safety devices
    • F22B37/421—Arrangements for detecting leaks

Definitions

  • the invention relates to a steam generator, the heat transfer fluid is a liquid metal, to de- t ection leakage by sampling the liquid metal.
  • the steam generators of fast neutron nuclear reactors very often use a liquid metal such as sodium as heat transfer fluid, for heating and vaporizing feed water, from the heat taken from the reactor core.
  • a liquid metal such as sodium as heat transfer fluid
  • These steam generators are very often formed by an outer casing of generally cylindrical shape arranged with its vertical axis and connected at each of its ends to a very thick tubular plate.
  • the exchange part of the steam generator is constituted by a bundle of tubes placed in the outer casing inside a bundle casing coaxial with this outer casing.
  • Each of the tubes of the bundle is connected by welding at one of its ends, to the lower tube plate and at its other end, to the upper tube plate, in the extension of corresponding bore passing respectively through the lower tube plate and the plate upper tubular.
  • the lower tubular plate separates the internal volume of the envelope of the steam generator from a water box allowing to distribute the food water in the tubes of the bundle.
  • the upper tube plate separates the internal volume of the envelope of the steam generator from a vapor collector collecting the vapor formed in each of the tubes of the bundle.
  • the heat transfer liquid metal enters the internal volume of the envelope of the steam generator, in its upper part, that is to say a little below the upper tube plate.
  • the envelope of beam has its upper end situated at a certain distance below the upper tube plate, so that the molten metal penetrates into the beam envelope, above the upper end of this beam envelope.
  • the upper part of the bundle envelope constitutes a flow threshold of rounded and generally hollow shape.
  • thermal protection plate thinner than the tube plate.
  • the bundle tubes pass through the thermal protection plate in openings machined in this protection plate, to be welded at their upper end to end pieces machined in the tube plate.
  • the bundle tubes are surrounded over part of their length by protective tubes having an internal diameter such that a radial clearance remains between the bundle tube and the protective tube. corresponding.
  • the radial space between the bundle tube and the protection tube opens at one of its ends into the interior space of the steam generator below the thermal protection plate and at its other end in the space between the thermal protection plate and the upper tube plate.
  • Liquid sodium sampling devices have therefore been proposed, for the purpose of detecting and dosing hydrogen in the sampled sodium arranged in the vicinity of the upper end of the steam generator.
  • these samples making it possible to detect the presence of hydrogen indicative of a water leak in the liquid sodium, are carried out in an area where the hot sodium entering the steam generator arrives, so that they do not concern actually a flow of sodium having circulated in contact with the weld zone of the tubes and consequently. highly charged with hydrogen in the event of a leak on one of the tubes.
  • the detection is therefore random and depends on the speed with which the hydrogen diffuses into the liquid sodium circulating in its upper part.
  • the object of the invention is therefore to propose a steam generator in which the heat transfer fluid is a liquid metal, with leak detection by sampling this liquid metal, comprising an outer casing of generally cylindrical shape connected at each of its ends to a very thick tubular plate, a bundle of tubes arranged inside a bundle of coaxial bundle with the external envelope and placed inside this envelope, having one of its ends or inlet end of the heat transfer fluid located at a certain distance from the corresponding tube plate, at least one inlet opening for the hot liquid metal passing through the external envelope in the vicinity of the entry end of the bundle envelope which constitutes a threshold of flow of rounded and hollow shape over which the liquid metal passes to enter the bundle envelope, each of the bundle tubes being welded at one of its ends to one of the tubular plates and at its other end on the other tube plate, at a bore passing through the tube plate.
  • thermal protection plate placed parallel to the tube plate corresponding to the inlet end of the heat transfer fluid and between this tube plate and the end of the bundle envelope, protective tubes each surrounding a bundle tube with a certain radial clearance between the thermal protection plate and the corresponding tubular plate, so that the radial space formed between the two tubes opens at one of its ends on the face of the protective plate diri towards the inside of the steam generator and at its other end in the space between the tube plate and the corresponding thermal protection plate, steam generator which makes it possible to quickly and reliably detect a leak of water or steam at one end of the bundle tubes, without requesting any significant modification to the structure of the steam generator.
  • a steam generator comprising an outer casing 1 of generally cylindrical shape connected to an end portion in the form of a spherical sector itself welded to a very thick tubular plate 2.
  • a bundle casing 4 of cylindrical shape is arranged inside the outer casing 1 and coaxially with it.
  • the bundle consists of a large number of straight tubes 3, the upper part of which is connected by welding to the tube plate 2 is visible in FIG. 1a.
  • the tube plate 2 has a bore 7 in the extension of the internal bore of the tube 3 which is thus in communication with the vapor collector 9 situated above the tube plate 2.
  • FIG. 1a A single tube has been shown in FIG. 1a but it is obvious that the tube plate has a very large number end pieces such as 5 for connecting all the tubes of the straight tube bundle of the steam generator.
  • Fig. 1 there is shown the axes 3 'of a set of tubes 3 of the bundle.
  • Each tube 3 is connected at its part in- f érieure not shown in Figs. 1 and 1a, to the lower tubular plate of the steam generator secured to the lower part of the outer casing 1.
  • the ends of the tube are connected to the lower tubular plate and to the upper tubular plate by welding on a connector provided on the upper face of the lower tube plate and on the lower face of the upper tube plate respectively.
  • a tube 12 fixed on the outer casing 1 of the steam generator allowing the introduction of hot liquid sodium inside the steam generator.
  • a thermal protection plate 10 parallel to the tubular plate 2 and of a thickness much thinner than that of the plate 2 is arranged below the latter at a certain distance. This plate 10 prevents the hot liquid sodium entering through the tubing 12 and circulating according to the arrows 13, from coming into direct contact with the tubular plate 2 of great thickness and very sensitive to thermal shocks.
  • the thermal protection plate 10 is fixed under the tubular plate 2 by means of a frustoconical ferrule 15 completely closing on its periphery, the space 17 between the plates 2 and 10.
  • a deflection ferrule 16 of the sodium liquid is also fixed on the lower external edge of the thermal protection plate 10.
  • the thermal protection plate 10 is pierced with a very large number of bores 18 with a diameter substantially greater than the diameter of the tubes 3, along the axes 3 ′ of these tubes of the bundle.
  • a protective sheath 20 is placed, the internal diameter of which is such that a relatively large radial clearance remains between the tube 3 and the sheath 20.
  • Each of the sheaths 20 is fixed inside a bore 18 and welded at its lower portion on the protective plate t ion 10. the sheath 20 has a sufficient length such that the weld zone 6 of the tube 3 of the tube plate 2 is located within the sheath.
  • the upper part of the bundle envelope 4 constitutes a hollow threshold generally designated by the reference 22.
  • This hollow threshold consists of a cylindrical-conical ferrule 23 welded to the upper part of the cylindrical bundle envelope 4, a cylindrical internal ferrule 24 and an upper annular and rounded closure part 25 visible in FIGS. 1 and 2.
  • a space of small thickness is provided between the ferrules 23 and 24 at their lower part in order to put the interior volume of the threshold 22 into communication with the interior space of the bundle envelope 4.
  • the upper part of the bundle envelope 4 constituted by the flow threshold 22 makes it possible to guide the flow of hot sodium circulating according to the arrows 13 and to distribute it homogeneously in the bundle, at the moment when it flows at the above the rounded part 25 of the flow threshold.
  • This part 25 has openings 26 distributed with a constant angular spacing over its entire circumference. In each of the openings 26 is fixed the lower end of a vertical tube 27 whose end upper part is engaged in an opening 28 passing through the thermal protection plate 10, at its periphery.
  • a sampling means makes it possible to recover part of the sodium circulating in the direction indicated by the arrows 13 ′ to send it to a device for detecting and dosing hydrogen.
  • This sampling means consists of a rectangular section toroidal envelope 31 having openings 33 in its upper wall arranged inside the hollow threshold 22 and by a sampling pipe 32 visible in FIGS. 1 and 2 taking this sodium taken from the exterior of the external envelope 1 of the steam generator, to the hydrogen detection and metering installation.
  • This sodium sampled by the device 31, 32 is taken directly to the detection and metering device without undergoing mixing with the sodium entering the steam generator. Detection is therefore very sensitive and very rapid.
  • the temperature of the sodium circulating along the path represented by the arrows 13 ′ undergoes a different evolution from that of the main sodium flow following the descending axial path represented by the arrows 13 ".
  • the sodium exiting at the bottom of the threshold 22 is generally more as cold as the sodium circulating in the beam.
  • holes 35 are provided in the lower part of the threshold, below the sampling torus 31. Hot sodium entering along the path 13 comes to mix with the sodium leaving at the lower part of the threshold passing through it through the holes 35. This reintroduction of hot sodium makes it possible to balance the temperature of the flow 13 'with respect to the temperature of the 13 "main flow. This reintroduction of sodium below the sampling torus therefore does not dilute the sodium sampled with incoming hot sodium.
  • FIGS. 3 and 4 an alternative embodiment of the upper part of the steam generator is seen, the corresponding elements in FIGS. 3 and 4 on the one hand and 1 and 2 on the other hand bearing the same references.
  • the space 17 between the protective plate 10 and the tubular plate 2 is separated into six distinct parts 37 by vertical and radial partitions 36 substantially sealed arranged angularly at 60 * with respect to each other.
  • Each of the parts 37 of the space 17 is associated with a vertical tube 27 disposed inside an opening 28 passing through the tubular plate 10.
  • the tube 27 makes it possible to bring the sodium flow 13 ′ having circulated in contact with the welding zone of the tube 3 in a sampling tube 39.
  • the six tubes 39 each corresponding to a part 37 of the space 27 are independently connected to the hydrogen detection and metering device.
  • This device makes it possible, in the event of a leak in the weld zone of one of the tubes 3, to distinguish the conduit 39 having brought the flow of sodium polluted by hydrogen, that is to say the part 37 in the form sector in which the leaking tube is located. Individual sampling by sector therefore makes it easier to find the leakage and repair of the steam generator.
  • the invention is not limited to the embodiments which have been described; this is how the threshold can have a different shape from that which has been described, that the sampling assembly can be produced in a different way and that the vertical tubes joining the interior volume of the threshold to the upper space of the steam generator, above the thermal protection plate can be rigidly fixed at one of their ends on this protection plate and mounted sliding at their other end in the threshold, instead of reverse mounting that has been described. Any partitioning of the upper space 17 of the steam generator can be adopted to refine the location of the leaks.
  • the steam generator can include a sampling assembly as described in its lower part, in the case where the lower end of the steam generator constitutes the inlet end of the heat-transfer fluid.
  • the lower end of the bundle envelope constitutes its entry end 'produced in the form of a hollow and rounded threshold.
  • a thermal protection plate is arranged above the lower tube plate at a certain distance from this plate. This avoids direct contact with the lower tube plate of hot sodium which, in this embodiment, is brought by a tube in the vicinity of the lower part of the steam generator.
  • the arrangement of the elements allowing the sampling of sodium having circulated in the vicinity of the zone of welding of the tubes of the bundle on the lower tubular plate is moreover practically identical to the arrangement which has been described above.
  • the steam generators according to the invention can use a heat transfer fluid different from liquid sodium and constituted for example by the eutectic sodium-potassium mixture, or by lithium.
  • the generator can be with straight tubes, or with helical tubes, the ends of these tubes being arranged parallel and vertical to be welded to the tube plate.

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Abstract

L'extrémité du générateur de vapeur par où pénètre le métal liquide caloporteur comporte une plaque tubulaire (2), une plaque de protection thermique (10) et un seuil d'écoulement creux (22) constituant la partie d'extrémité de l'enveloppe de faisceau (4). Des tubes (20) de protection des tubes 3) du faisceau sont placés autour de chacun des tubes (3) entre la plaque de protection (10) et la plaque tubulaire (2). L'espace (17) entre ces deux plaques est fermé à sa périphérie par une virole (15). Le seuil creux (22) communique avec l'espace (17) par des tubes (27) et avec le volume intérieur ou l'enveloppe de faisceau (4). Un dispositif de prélèvement de métal liquide (31, 32) est placé dans le seuil creux (22). L'invention s'applique, en particulier aux générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires à neutrons rapides refroidis par du sodium liquide.The end of the steam generator through which the heat-transfer liquid metal enters comprises a tubular plate (2), a thermal protection plate (10) and a hollow flow threshold (22) constituting the end part of the envelope. beam (4). Tubes (20) for protecting the tubes 3) of the bundle are placed around each of the tubes (3) between the protection plate (10) and the tube plate (2). The space (17) between these two plates is closed at its periphery by a ferrule (15). The hollow threshold (22) communicates with the space (17) by tubes (27) and with the interior volume or the bundle envelope (4). A liquid metal sampling device (31, 32) is placed in the hollow threshold (22). The invention applies, in particular to the steam generators of fast neutron nuclear reactors cooled by liquid sodium.

Description

L'invention concerne un générateur de vapeur dont le fluide caloporteur est un métal liquide, à dé- tection de fuite par prélèvement de ce métal liquide.The invention relates to a steam generator, the heat transfer fluid is a liquid metal, to de- t ection leakage by sampling the liquid metal.

Les générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires à neutrons rapides utilisent très souvent un métal liquide tel que le sodium comme fluide caloporteur, pour l'échauffement et la vaporisation d'eau d'alimentation, à partir de la chaleur prélevée dans le coeur du réacteur.The steam generators of fast neutron nuclear reactors very often use a liquid metal such as sodium as heat transfer fluid, for heating and vaporizing feed water, from the heat taken from the reactor core.

Ces générateurs de vapeur sont très souvent constitués par une enveloppe externe de forme globalement cylindrique disposée avec son axe vertical et reliée à chacune de ses extrémités à une plaque tubulaire de forte épaisseur. La partie d'échange du générateur de vapeur est constituée par un faisceau de tubes placés dans l'enveloppe externe à l'intérieur d'une enveloppe de faisceau coaxiale à cette enveloppe externe. Chacun des tubes du faisceau est relié par soudage à l'une de ses extrémités, à la plaque tubulaire inférieure et à son autre extrémité, à la plaque tubulaire supérieure, dans le prolongement d'alésage correspondant traversant respectivement la plaque tubulaire inférieure et la plaque tubulaire supérieure. La plaque tubulaire inférieure sépare le volume interne de l'enveloppe du générateur de vapeur d'une boite à eau permettant de répartir l'eau alimentaire dans les tubes du faisceau. La plaque tubulaire supérieure sépare le volume interne de l'enveloppe du générateur de vapeur d'un collecteur de vapeur recueillant la vapeur formée dans chacun des tubes du faisceau.These steam generators are very often formed by an outer casing of generally cylindrical shape arranged with its vertical axis and connected at each of its ends to a very thick tubular plate. The exchange part of the steam generator is constituted by a bundle of tubes placed in the outer casing inside a bundle casing coaxial with this outer casing. Each of the tubes of the bundle is connected by welding at one of its ends, to the lower tube plate and at its other end, to the upper tube plate, in the extension of corresponding bore passing respectively through the lower tube plate and the plate upper tubular. The lower tubular plate separates the internal volume of the envelope of the steam generator from a water box allowing to distribute the food water in the tubes of the bundle. The upper tube plate separates the internal volume of the envelope of the steam generator from a vapor collector collecting the vapor formed in each of the tubes of the bundle.

Le métal liquide caloporteur pénètre dans le volume interne de l'enveloppe du générateur de vapeur, dans sa partie supérieure, c'est-à-dire un peu en-dessous de la plaque tubulaire supérieure. L'enveloppe de faisceau a son extrémité supérieure située à une certaine distance en-dessous de la plaque tubulaire supérieure, si bien que le métal liquide pénètre dans l'enveloppe de faisceau, au-dessus de l'extrémité supérieure de cette enveloppe de faisceau. Pour obtenir une distribution la plus homogène possible du sodium le long des tubes du faisceau, la partie supérieure de l'enveloppe de faisceau constitue un seuil d'écoulement de forme arrondie et généralement creux.The heat transfer liquid metal enters the internal volume of the envelope of the steam generator, in its upper part, that is to say a little below the upper tube plate. The envelope of beam has its upper end situated at a certain distance below the upper tube plate, so that the molten metal penetrates into the beam envelope, above the upper end of this beam envelope. To obtain the most homogeneous possible distribution of sodium along the bundle tubes, the upper part of the bundle envelope constitutes a flow threshold of rounded and generally hollow shape.

Pour éviter un contact direct de la face inférieure de la plaque tubulaire supérieure avec le métal liquide chaud entrant dans l'enveloppe du générateur de vapeur, on dispose très souvent, parallèlement à la plaque tubulaire et un peu en-dessous de celle-ci, une plaque de protection thermique de plus faible épaisseur que la plaque tubulaire. Les tubes du faisceau traversent la plaque de protection thermique dans des ouvertures usinées dans cette plaque de protection, pour être soudés à leur extrémité supérieure sur des embouts usinés dans la plaque tubulaire.To avoid direct contact of the underside of the upper tube plate with the hot liquid metal entering the envelope of the steam generator, very often, parallel to the tube plate and a little below it, a thermal protection plate thinner than the tube plate. The bundle tubes pass through the thermal protection plate in openings machined in this protection plate, to be welded at their upper end to end pieces machined in the tube plate.

Entre la plaque de protection thermique et la plaque tubulaire supérieure, les tubes du faisceau sont entourés sur une partie de leur longueur par des tubes de protection ayant un diamètre intérieur tel qu'un jeu radial subsiste entre le tube du faisceau et le tube de protection correspondant. L'espace radial ménagé entre le tube du faisceau et le tube de protection débouche à l'une de ses extrémités dans l'espace intérieur du générateur de vapeur en-dessous de la plaque de protection thermique et à son autre extrémité dans l'espace compris entre la plaque de protection thermique et la plaque tubulaire supérieure.Between the thermal protection plate and the upper tubular plate, the bundle tubes are surrounded over part of their length by protective tubes having an internal diameter such that a radial clearance remains between the bundle tube and the protective tube. corresponding. The radial space between the bundle tube and the protection tube opens at one of its ends into the interior space of the steam generator below the thermal protection plate and at its other end in the space between the thermal protection plate and the upper tube plate.

Il est extrément important de détecter très rapidement toute fuite éventuelle d'eau alimentaire ou de vapeur dans le métal liquide caloporteur. En effet, dans le cas du sodium par exemple, un fuite d'eau ou de vapeur dont la pression est supérieure à celle du sodium peut se traduire par une réaction chimique très violente accompagnée d'une onde de choc dans le volume interne du générateur de vapeur. On peut réduire ou supprimer les effets désastreux d'une telle fuite, si sa détection est suffisamment rapide pour qu'on puisse prendre les mesures de sécurité voulues avant qu'une quantité appréciable d'eau ou de vapeur ait pénétré dans le métal liquide.It is extremely important to quickly detect any possible leakage of drinking water or vapor in the heat transfer liquid metal. Indeed, in the case of sodium for example, a leak of water or vapor whose pressure is higher than that of sodium can result in a very violent chemical reaction accompanied by a shock wave in the internal volume of the generator. steam. The disastrous effects of such a leak can be reduced or eliminated if its detection is fast enough to allow the necessary safety measures to be taken before an appreciable quantity of water or vapor has entered the liquid metal.

De telles fuites ont une probabilité beaucoup plus grande de se produire dans les zones de soudure des tubes sur les plaques tubulaires, à leurs extrémités, que dans les autres zones du tube. De façon plus précise, les fuites se produisent souvent au niveau de la soudure entre l'extrémité supérieure du tube et la plaque tubulaire supérieure, cette extrémité du tube étant en contact avec un sodium liquide beaucoup plus chaud que l'extrémité inférieure.Such leaks are much more likely to occur in the welded areas of the tubes on the tube plates at their ends than in other areas of the tube. More specifically, leaks often occur at the weld between the upper end of the tube and the upper tube plate, this end of the tube being in contact with liquid sodium much hotter than the lower end.

On a donc proposé des dispositifs de prélèvement de sodium liquide, à des fins de détection et de dosage d'hydrogène dans le sodium prélevé disposés au voisinage de l'extrémité supérieure du générateur de vapeur. Cependant, ces prélèvements permettant de détecter la présence d'hydrogène révélatrice d'une fuite d'eau dans le sodium liquide, sont effectués dans une zone où arrive le sodium chaud entrant dans le générateur de vapeur, si bien qu'ils ne concernent pas réellement un débit de sodium ayant circulé au contact de la zone de soudure des tubes et en conséquence. fortement chargé en hydrogène dans le cas d'une fuite sur l'un des tubes.Liquid sodium sampling devices have therefore been proposed, for the purpose of detecting and dosing hydrogen in the sampled sodium arranged in the vicinity of the upper end of the steam generator. However, these samples making it possible to detect the presence of hydrogen indicative of a water leak in the liquid sodium, are carried out in an area where the hot sodium entering the steam generator arrives, so that they do not concern actually a flow of sodium having circulated in contact with the weld zone of the tubes and consequently. highly charged with hydrogen in the event of a leak on one of the tubes.

La détection est donc aléatoire et dépend de la rapidité avec laquelle l'hydrogène diffuse dans le sodium liquide circulant dans sa partie supérieure.The detection is therefore random and depends on the speed with which the hydrogen diffuses into the liquid sodium circulating in its upper part.

Le but de l'invention est donc de proposer un générateur de vapeur dont le fluide caloporteur ast un métal liquide, à détection de fuite par prélèvement de ce métal liquide, comportant une enveloppe externe de forme globalement cylindrique reliée à chacune de ses extrémités à une plaque tubulaire de forte épaisseur, un faisceau de tubes disposés à l'intérieur d'une enveloppe de faisceau coaxiale à l'enveloppe externe et placée à l'intérieur de cette enveloppe, ayant l'une de ses extrémités ou extrémité d'entrée du fluide caloporteur située à une certaine distance de la plaque tubulaire correspondante, au moins une ouverture d'arrivée du métal liquide chaud traversant l'enveloppe externe au voisinage de l'extrémité d'entrée de l'enveloppe de faisceau qui constitue un seuil d'écoulement de forme arrondie et creux sur lequel passe le métal liquide pour pénétrer dans l'enveloppe de faisceau, chacun des tubes du faisceau étant soudé à l'une de ses extrémités sur l'une des plaques tubulaires et à son autre extrémité sur l'autre plaque tubulaire, au niveau d'un alésage traversant la plaque tubulaire. une plaque de protection thermique placée parallèlement à la plaque tubulaire correspondant à l'extrémité d'entrée du fluide caloporteur et entre cette plaque tubulaire et l'extrémité de l'enveloppe de faisceau, des tubes de protection entourant chacun un tube du faisceau avec un certain jeu radial, entre la plaque de protection thermique et la plaque tubulaire correspondante, de façon que l'espace radial ménagé entre les deux tubes débouche, à l'une de ses extrémités sur la face de la plaque de protection dirigée vers l'intérieur du générateur de vapeur et à son autre extrémité dans l'espace entre la plaque tubulaire et la plaque de protection thermique correspondante, générateur de vapeur qui permette de détecter de façon rapide et fiable une fuite d'eau ou de vapeur à l'une des extrémités des tubes du faisceau, sans demander de modification notable de la structure du générateur de vapeur.The object of the invention is therefore to propose a steam generator in which the heat transfer fluid is a liquid metal, with leak detection by sampling this liquid metal, comprising an outer casing of generally cylindrical shape connected at each of its ends to a very thick tubular plate, a bundle of tubes arranged inside a bundle of coaxial bundle with the external envelope and placed inside this envelope, having one of its ends or inlet end of the heat transfer fluid located at a certain distance from the corresponding tube plate, at least one inlet opening for the hot liquid metal passing through the external envelope in the vicinity of the entry end of the bundle envelope which constitutes a threshold of flow of rounded and hollow shape over which the liquid metal passes to enter the bundle envelope, each of the bundle tubes being welded at one of its ends to one of the tubular plates and at its other end on the other tube plate, at a bore passing through the tube plate. a thermal protection plate placed parallel to the tube plate corresponding to the inlet end of the heat transfer fluid and between this tube plate and the end of the bundle envelope, protective tubes each surrounding a bundle tube with a certain radial clearance between the thermal protection plate and the corresponding tubular plate, so that the radial space formed between the two tubes opens at one of its ends on the face of the protective plate diri towards the inside of the steam generator and at its other end in the space between the tube plate and the corresponding thermal protection plate, steam generator which makes it possible to quickly and reliably detect a leak of water or steam at one end of the bundle tubes, without requesting any significant modification to the structure of the steam generator.

Dans ce but, du côté de l'extrémité d'entrée du générateur de vapeur :

  • - l'espace situé entre la plaque tubulaire et la plaque de protection thermique est fermé à sa périphérie par une virole coaxiale à l'enveloppe externe et à l'enveloppe de faisceau,
  • - le volume interne du seuil d'écoulement creux est en communication, à l'une de ses extrémités, avec le volume interne de l'enveloppe de faisceau et à son autre extrémité, avec l'espace situé entre la plaque tubulaire et la plaque de protection thermique, par l'intermédiaire de tubes sensiblement verticaux, de manière que le métal liquide circule depuis l'intérieur du générateur de vapeur, d'abord vers l'espace entre la plaque de protection thermique et la plaque tubulaire, dans les tubes de protection, puis vers le seuil d'écoulement dans les tubes verticaux,
  • - et un moyen de prélèvement de métal liquide est disposé dans le volume du seuil d'écoulement.
For this purpose, on the side of the inlet end of the steam generator:
  • - the space between the tubular plate and the thermal protection plate is closed at its periphery by a ferrule coaxial with the external envelope and with the bundle envelope,
  • - the internal volume of the hollow flow threshold is in communication, at one of its ends, with the internal volume of the bundle envelope and at its other end, with the space between the tubular plate and the plate thermal protection, via substantially vertical tubes, so that the liquid metal flows from inside the steam generator, first to the space between the thermal protection plate and the tube plate, in the tubes protection, then towards the flow threshold in the vertical tubes,
  • - And a liquid metal sampling means is arranged in the volume of the flow threshold.

Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux figures jointes en annexe, deux modes de réalisation d'un générateur de vapeur dont le fluide caloporteur est du sodium liquide, permettant la détection d'une fuite par prélèvement de sodium liquide dans le générateur de vapeur.In order to clearly understand the invention, we will now describe, by way of nonlimiting examples, with reference to the attached figures, two embodiments of a steam generator whose heat transfer fluid is liquid sodium, allowing the detection of a leak by taking liquid sodium in the steam generator.

Dans ces figures :

  • - la Fig. 1 est une demi-vue en coupe par un plan vertical de la partie supérieure d'un générateur de vapeur suivant l'invention ;
  • - la Fig. 1a est une vue agrandie du détail A de la Fig. 1 ;
  • - la Fig. 2 est une vue suivant BB de la Fig. 1 ;
  • - la Fig. 3 est une vue en coupe par un plan vertical de la partie supérieure d'un générateur de vapeur suivant l'invention et suivant une variante de réalisation ;
  • - la Fig. 4 est une vue suivant BB de la Fig. 3.
In these figures:
  • - Fig. 1 is a half-view in section through a vertical plane of the upper part of a steam generator according to the invention;
  • - Fig. 1a is an enlarged view of detail A of FIG. 1;
  • - Fig. 2 is a view along BB of FIG. 1;
  • - Fig. 3 is a sectional view through a vertical plane of the upper part of a steam generator according to the invention and according to an alternative embodiment;
  • - Fig. 4 is a view along BB of FIG. 3.

Sur la Fig. 1, on voit la partie supérieure d'un générateur de vapeur comportant une enveloppe externe 1 de forme globalement cylindrique raccordée à une portion terminale en forme de secteur sphérique elle-même soudée sur une plaque tubulaire de forte épaisseur 2. Une enveloppe de faisceau 4 de forme cylindrique est disposée à l'intérieur de l'enveloppe externe 1 et coaxialement à celle-ci. Le faisceau est constitué d'un grand nombre de tubes droits 3 dont la partie supérieure qui se raccorde par soudage à la plaque tubulaire 2 est visible à la Fig. 1a. Sur cette figure, on voit l'extrémité supérieure du tube 3 raccordée par une soudure 6 à un embout 5 usiné sur la face inférieure de la plaque tubulaire 2. La plaque tubulaire 2 comporte un alésage 7 dans le prolongement de l'alésage intérieur du tube 3 qui est ainsi en communication avec le collecteur de vapeur 9 situé au-dessus de la plaque tubulaire 2. On a représenté un seul tube sur la Fig. 1a mais il est bien évident que la plaque tubulaire comporte un très grand nombre d'embouts tels que 5 pour le raccordement de l'ensemble des tubes du faisceau à tubes droits du générateur de vapeur. Sur la Fig. 1, on a représenté les axes 3' d'un ensemble de tubes 3 du faisceau.In Fig. 1, we see the upper part of a steam generator comprising an outer casing 1 of generally cylindrical shape connected to an end portion in the form of a spherical sector itself welded to a very thick tubular plate 2. A bundle casing 4 of cylindrical shape is arranged inside the outer casing 1 and coaxially with it. The bundle consists of a large number of straight tubes 3, the upper part of which is connected by welding to the tube plate 2 is visible in FIG. 1a. In this figure, we see the upper end of the tube 3 connected by a weld 6 to a nozzle 5 machined on the underside of the tube plate 2. The tube plate 2 has a bore 7 in the extension of the internal bore of the tube 3 which is thus in communication with the vapor collector 9 situated above the tube plate 2. A single tube has been shown in FIG. 1a but it is obvious that the tube plate has a very large number end pieces such as 5 for connecting all the tubes of the straight tube bundle of the steam generator. In Fig. 1, there is shown the axes 3 'of a set of tubes 3 of the bundle.

Chacun des tubes 3 est relié à sa partie in- férieure non représentée sur les Fig. 1 et 1a, à la plaque tubulaire inférieure du générateur de vapeur solidaire de la partie inférieure de l'enveloppe externe 1. Les extrémités du tube sont reliées à la plaque tubulaire inférieure et à la plaque tubulaire supérieure par soudure sur un embout prévu sur la face supérieure de la plaque tubulaire inférieure et sur la face inférieure de la plaque tubulaire supérieure respectivement.Each tube 3 is connected at its part in- f érieure not shown in Figs. 1 and 1a, to the lower tubular plate of the steam generator secured to the lower part of the outer casing 1. The ends of the tube are connected to the lower tubular plate and to the upper tubular plate by welding on a connector provided on the upper face of the lower tube plate and on the lower face of the upper tube plate respectively.

Sur la Fig. 1, on voit une tubulure 12 fixée sur l'enveloppe externe 1 du générateur de vapeur permettant l'introduction de sodium liquide chaud à l'intérieur du générateur de vapeur. Une plaque de protection thermique 10 parallèle à la plaque tubulaire 2 et d'une épaisseur beaucoup plus faible que celle de la plaque 2 est disposée en-dessous de celle-ci à une certaine distance. Cette plaque 10 empêche le sodium liquide chaud entrant par la tubulure 12 et circulant suivant les flèches 13, de venir en contact directement avec la plaque tubulaire 2 de forte épaisseur et très sensible aux chocs thermiques. La plaque de protection thermique 10 est fixée sous la plaque tubulaire 2 par l'intermédiaire d'une virole tronconique 15 fermant entièrement sur sa périphérie, l'espace 17 compris entre les plaques 2 et 10. Une virole de dé- flection 16 du sodium liquide est également fixée sur le bord externe inférieur de la plaque de protection thermique 10.In Fig. 1, we see a tube 12 fixed on the outer casing 1 of the steam generator allowing the introduction of hot liquid sodium inside the steam generator. A thermal protection plate 10 parallel to the tubular plate 2 and of a thickness much thinner than that of the plate 2 is arranged below the latter at a certain distance. This plate 10 prevents the hot liquid sodium entering through the tubing 12 and circulating according to the arrows 13, from coming into direct contact with the tubular plate 2 of great thickness and very sensitive to thermal shocks. The thermal protection plate 10 is fixed under the tubular plate 2 by means of a frustoconical ferrule 15 completely closing on its periphery, the space 17 between the plates 2 and 10. A deflection ferrule 16 of the sodium liquid is also fixed on the lower external edge of the thermal protection plate 10.

La plaque de protection thermique 10 est percée d'un très grand nombre d'alésages 18 d'un diamètre sensiblement supérieur au diamètre des tubes 3, suivant les axes 3' de ces tubes du faisceau.The thermal protection plate 10 is pierced with a very large number of bores 18 with a diameter substantially greater than the diameter of the tubes 3, along the axes 3 ′ of these tubes of the bundle.

Autour de chacun des tubes 3, est placé un fourreau de protection 20 dont le diamètre intérieur est tel qu'il subsiste un jeu radial relativement important entre le tube 3 et le fourreau 20. Chacun des fourreaux 20 est fixé à l'intérieur d'un alésage 18 et soudé à sa partie inférieure sur la plaque de protec- tion 10. Le fourreau 20 a une longueur suffisante pour que la zone de soudure 6 du tube 3 sur la plaque tubulaire 2 soit située à l'intérieur du fourreau.Around each of the tubes 3, a protective sheath 20 is placed, the internal diameter of which is such that a relatively large radial clearance remains between the tube 3 and the sheath 20. Each of the sheaths 20 is fixed inside a bore 18 and welded at its lower portion on the protective plate t ion 10. the sheath 20 has a sufficient length such that the weld zone 6 of the tube 3 of the tube plate 2 is located within the sheath.

La partie supérieure de l'enveloppe de faisceau 4 constitue un seuil creux désigné de façon générale par le repère 22. Ce seuil creux est constitué par une virole cylindro-conique 23 soudée à la partie supérieure de l'enveloppe cylindrique de faisceau 4, une virole interne cylindrique 24 et une partie supérieure de fermeture annulaire et arrondie 25 visibles sur les Fig. 1 et 2. Un espace de faible épaisseur est ménagé entre les viroles 23 et 24 à leur partie inférieure pour mettre en communication le volume intérieur du seuil 22 avec l'espace intérieur de l'enveloppe de faisceau 4.The upper part of the bundle envelope 4 constitutes a hollow threshold generally designated by the reference 22. This hollow threshold consists of a cylindrical-conical ferrule 23 welded to the upper part of the cylindrical bundle envelope 4, a cylindrical internal ferrule 24 and an upper annular and rounded closure part 25 visible in FIGS. 1 and 2. A space of small thickness is provided between the ferrules 23 and 24 at their lower part in order to put the interior volume of the threshold 22 into communication with the interior space of the bundle envelope 4.

La partie supérieure de l'enveloppe de faisceau 4 constituée par le seuil d'écoulement 22 permet de guider le flux de sodium chaud circulant suivant les flèches 13 et de le répartir de façon homogène dans le faisceau, au moment où il s'écoule au-dessus de la partie arrondie 25 du seuil d'écoulement. Cette partie 25 comporte des ouvertures 26 réparties avec un écartement angulaire constant sur toute sa circonférence. Dans chacune des ouvertures 26 est fixée l'extrémité inférieure d'un tube vertical 27 dont l'extrémité supérieure est engagée dans une ouverture 28 traversant la plaque de protection thermique 10, à sa périphérie.The upper part of the bundle envelope 4 constituted by the flow threshold 22 makes it possible to guide the flow of hot sodium circulating according to the arrows 13 and to distribute it homogeneously in the bundle, at the moment when it flows at the above the rounded part 25 of the flow threshold. This part 25 has openings 26 distributed with a constant angular spacing over its entire circumference. In each of the openings 26 is fixed the lower end of a vertical tube 27 whose end upper part is engaged in an opening 28 passing through the thermal protection plate 10, at its periphery.

Sur la Fig. Ja. on voit que l'extrémité du tube 27 est usinée pour constituer une portée sphérique 27a permettant son centrage à l'intérieur de l'ouverture 28 de la plaque de protection.In Fig. Ja. we see that the end of the tube 27 is machined to form a spherical bearing 27a allowing its centering inside the opening 28 of the protective plate.

Sur la virole interne cylindrique 24 du seuil creux 22 sont fixés des dispositifs 30 de soutien et d'entretoisement des tubes 3 du faisceau, régulièrement répartis dans la direction axiale du générateur de vapeur. Ces dispositifs de maintien et d'entretoisement 30 introduisent une perte de charge sur la circulation descendante du sodium liquide (flèche 13"). La pression est donc plus faible en partie inférieure du seuil creux 22 que sous la plaque tubulaire. Il se produit donc une circulation de sodium suivant le sens indiqué par les flèches 13' sur les Fig. 1 et 1a. Une partie du sodium passant au-dessus du seuil d'écoulement 22 est dirigée vers le haut à l'intérieur de l'espace radial disposé entre le tube 3 et son fourreau 20, cet espace radial débouchant à sa partie inférieure en-dessous de la plaque de protection thermique 10 et à sa partie supérieure dans l'espace limité par la plaque de protection thermique 10 et la plaque tubulaire supérieure 2. La circulation ascendante de sodium liquide vient donc lécher la zone de la soudure 6 entre le tube 3 et la plaque tubulaire 2 avant de redescendre dans l'espace entre la plaque de protection thermique 10 et la plaque tubulaire 2, vers l'extrémité supérieure des tubes 27. Le sodium descend alors par les tubes 27 dans le volume intérieur du seuil creux 22 d'où le sodium est aspiré par la différence de pression, vers l'espace intérieur du faisceau où il se mélange avec le flux principal 13" descendant dans le faisceau.On the internal cylindrical shell 24 of the hollow threshold 22 are fixed devices 30 for supporting and bracing the tubes 3 of the bundle, regularly distributed in the axial direction of the steam generator. These retaining and bracing devices 30 introduce a pressure drop on the downward circulation of the liquid sodium (arrow 13 "). The pressure is therefore lower at the bottom of the hollow threshold 22 than under the tube plate. a sodium circulation in the direction indicated by the arrows 13 ′ in FIGS. 1 and 1a. Part of the sodium passing above the flow threshold 22 is directed upwards inside the radial space arranged between the tube 3 and its sheath 20, this radial space opening at its lower part below the thermal protection plate 10 and at its upper part in the space limited by the thermal protection plate 10 and the upper tubular plate 2 The upward circulation of liquid sodium therefore comes to lick the area of the weld 6 between the tube 3 and the tube plate 2 before descending into the space between the thermal protection plate 10 and the tube plate 2, towards the end. é superior of the tubes 27. The sodium then descends by the tubes 27 into the interior volume of the hollow threshold 22 from which the sodium is sucked by the pressure difference, towards the interior space of the beam where it mixes with the main flow 13 "descending in the beam.

Un moyen de prélèvement permet de récupérer une partie du sodium circulant suivant le sens indiqué par les flèches 13' pour l'envoyer vers un dispositif de détection et de dosage d'hydrogène. Ce moyen de prélèvement est constitué par une enveloppe torique à section rectangulaire 31 comportant des ouvertures 33 dans sa paroi supérieure disposée à l'intérieur du seuil creux 22 et par une conduite de prélèvement 32 visible sur les Fig. 1 et 2 emmenant ce sodium prélevé à l'extérieur de l'enveloppe externe 1 du générateur de vapeur, vers l'installation de détection et de dosage d'hydrogène. Le débit de sodium circulant suivant le parcours représenté par les flèches 13' vient en contact avec la zone de soudure 6 entre le tube et la plaque tubulaire et dans le cas d'une fuite de vapeur au voisinage de cette zone, le débit de sodium est très rapidement et fortement contaminé par de l'hydrogène. Ce sodium prélevé par le dispositif 31, 32 est emmené directement au dispositif de détection et de dosage sans subir de mélange avec le sodium entrant dans le générateur de vapeur. La détection est donc très sensible et très rapide.A sampling means makes it possible to recover part of the sodium circulating in the direction indicated by the arrows 13 ′ to send it to a device for detecting and dosing hydrogen. This sampling means consists of a rectangular section toroidal envelope 31 having openings 33 in its upper wall arranged inside the hollow threshold 22 and by a sampling pipe 32 visible in FIGS. 1 and 2 taking this sodium taken from the exterior of the external envelope 1 of the steam generator, to the hydrogen detection and metering installation. The sodium flow circulating along the path represented by the arrows 13 'comes into contact with the weld zone 6 between the tube and the tube plate and in the case of a vapor leak in the vicinity of this zone, the sodium flow is very quickly and highly contaminated with hydrogen. This sodium sampled by the device 31, 32 is taken directly to the detection and metering device without undergoing mixing with the sodium entering the steam generator. Detection is therefore very sensitive and very rapid.

La température du sodium circulant suivant le parcours représenté par les flèches 13' subit une évolution différente de celle du flux principal de sodium suivant le parcours axial descendant représenté par les flèches 13". Le sodium sortant à la partie inférieure du seuil 22 est généralement plus froid que le sodium circulant dans le faisceau. Pour limiter ou supprimer cette différence de température, on a prévu des trous 35 dans la partie inférieure du seuil, en-dessous du tore de prélèvement 31. Du sodium chaud entrant suivant le parcours 13 vient se mélanger avec le sodium sortant à la partie inférieure du seuil en passant dans celui-ci par les trous 35. Cette réintroduction de sodium chaud permet d'équilibrer la température du flux 13' par rapport à la température du flux principal 13". Cette réintroduction de sodium en-dessous du tore de prélèvement ne produit donc pas de dilution du sodium prélevé avec du sodium chaud entrant.The temperature of the sodium circulating along the path represented by the arrows 13 ′ undergoes a different evolution from that of the main sodium flow following the descending axial path represented by the arrows 13 ". The sodium exiting at the bottom of the threshold 22 is generally more as cold as the sodium circulating in the beam. To limit or eliminate this temperature difference, holes 35 are provided in the lower part of the threshold, below the sampling torus 31. Hot sodium entering along the path 13 comes to mix with the sodium leaving at the lower part of the threshold passing through it through the holes 35. This reintroduction of hot sodium makes it possible to balance the temperature of the flow 13 'with respect to the temperature of the 13 "main flow. This reintroduction of sodium below the sampling torus therefore does not dilute the sodium sampled with incoming hot sodium.

Sur les Fig. 3 et 4, on voit une variante de réalisation de la partie supérieure du générateur de vapeur, les éléments correspondants sur les Fig. 3 et 4 d'une part et 1 et 2 d'autre part portant les mêmes repères.In Figs. 3 and 4, an alternative embodiment of the upper part of the steam generator is seen, the corresponding elements in FIGS. 3 and 4 on the one hand and 1 and 2 on the other hand bearing the same references.

Dans la variante représentée aux Fig. 3 et 4, l'espace 17 entre la plaque de protection 10 et la plaque tubulaire 2 est séparé en six parties distinctes 37 par des cloisons verticales et radiales 36 sensiblement étanches disposées angulairement à 60* les unes par rapport aux autres. A chacune des parties 37 de l'espace 17 est associé un tube vertical 27 disposé à l'intérieur d'une ouverture 28 traversant la plaque tubulaire 10. Le tube 27 permet d'amener le débit de sodium 13' ayant circulé au contact de la zone de soudure du tube 3 dans un tube de prélèvement 39. Les six tubes 39 correspondant chacun à une partie 37 de l'espace 27 sont reliés indépendamment au dispositif de détection et de dosage d'hydrogène. Ce dispositif permet, en cas de fuite dans la zone de soudure d'un des tubes 3, de distinguer le conduit 39 ayant amené le débit de sodium pollué par de l'hydrogène, c'est-à-dire la partie 37 en forme de secteur dans laquelle se trouve le tube présentant une fuite. Le prélèvement individuel par secteur permet donc de faciliter la recherche de la fuite et la réparation du générateur de vapeur.In the variant shown in Figs. 3 and 4, the space 17 between the protective plate 10 and the tubular plate 2 is separated into six distinct parts 37 by vertical and radial partitions 36 substantially sealed arranged angularly at 60 * with respect to each other. Each of the parts 37 of the space 17 is associated with a vertical tube 27 disposed inside an opening 28 passing through the tubular plate 10. The tube 27 makes it possible to bring the sodium flow 13 ′ having circulated in contact with the welding zone of the tube 3 in a sampling tube 39. The six tubes 39 each corresponding to a part 37 of the space 27 are independently connected to the hydrogen detection and metering device. This device makes it possible, in the event of a leak in the weld zone of one of the tubes 3, to distinguish the conduit 39 having brought the flow of sodium polluted by hydrogen, that is to say the part 37 in the form sector in which the leaking tube is located. Individual sampling by sector therefore makes it easier to find the leakage and repair of the steam generator.

Les principaux avantages du générateur de vapeur selon l'invention, en ce qui concerne la détection de fuite, apparaissent clairement dans la description qui précède ; cette détection est faite sur un débit de sodium relativement faible et dans lequel la concentration d'hydrogène devient immédiatement très forte dans le cas d'une fuite au niveau de la zone de soudure d'un tube 3 ; cette détection sensible et rapide d'une fuite est obtenue avec une modification faible de la partie supérieure du générateur de vapeur ne modifiant pratiquement pas la circulation du débit principal de sodium ; la protection de la zone de soudure des tubes et de la plaque tubulaire supérieure est au moins équivalente sinon supérieure à la protection obtenue dans les générateurs de vapeur selon l'art antérieur ; en effet, la zone de soudure 6 du tube se trouve à l'intérieur du fourreau de protection 20 et l'espace 17 compris entre la plaque de protection 10 et la plaque tubulaire 2 est entièrement fermé à sa périphérie ; le sodium chaud entrant dans le générateur de vapeur suivant le parcours 13 ne vient donc jamais en contact direct avec la zone de soudure du tube et avec la plaque tubulaire 2 ; la détection peut permettre une localisation partielle de la fuite, en prévoyant simplement un cloisonnement de l'espace supérieur 17 du générateur de vapeur, au-dessus de la plaque de protection 10.The main advantages of the steam generator according to the invention, as far as leak detection is concerned, appear clearly in the description above; this detection is made on a relatively low sodium flow rate and in which the hydrogen concentration immediately becomes very high in the event of a leak at the soldering zone of a tube 3; this sensitive and rapid detection of a leak is obtained with a slight modification of the upper part of the steam generator, practically not modifying the circulation of the main sodium flow; the protection of the welding area of the tubes and of the upper tube plate is at least equivalent if not greater than the protection obtained in the steam generators according to the prior art; in fact, the weld zone 6 of the tube is located inside the protective sheath 20 and the space 17 between the protective plate 10 and the tubular plate 2 is completely closed at its periphery; the hot sodium entering the steam generator along the path 13 therefore never comes into direct contact with the weld zone of the tube and with the tube plate 2; the detection can allow a partial localization of the leak, by simply providing for a partitioning of the upper space 17 of the steam generator, above the protection plate 10.

L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits ; c'est ainsi que le seuil peut avoir une forme différente de celle qui a été décrite, que l'ensemble de prélèvement peut être réalisé d'une manière différente et que les tubes verticaux joignant le volume intérieur du seuil à l'espace supérieur du générateur de vapeur, au-dessus de la plaque de protection thermique peuvent être fixés rigidement à l'une de leurs extrémités sur cette plaque de protection et montés glissants à leur autre extrémité dans le seuil, au lieu du montage inverse qui a été décrit. On peut adopter un cloisonnement quelconque de l'espace supérieur 17 du générateur de vapeur pour affiner la localisation des fuites.The invention is not limited to the embodiments which have been described; this is how the threshold can have a different shape from that which has been described, that the sampling assembly can be produced in a different way and that the vertical tubes joining the interior volume of the threshold to the upper space of the steam generator, above the thermal protection plate can be rigidly fixed at one of their ends on this protection plate and mounted sliding at their other end in the threshold, instead of reverse mounting that has been described. Any partitioning of the upper space 17 of the steam generator can be adopted to refine the location of the leaks.

Il est bien évident également que le générateur de vapeur peut comporter un ensemble de prélèvement tel que décrit dans sa partie inférieure, dans le cas où l'extrémité inférieure du générateur de vapeur constitue l'extrémité d'entrée du fluide caloporteur. Dans ce cas, l'extrémité inférieure de l'enveloppe de faisceau constitue son extrémité d'entrée' réalisée sous la forme d'un seuil creux et arrondi. Une plaque de protection thermique est disposée au-dessus de la plaque tubulaire inférieure à une certaine distance de cette plaque. On évite ainsi la mise en contact directe avec la plaque tubulaire inférieure du sodium chaud qui, dans ce mode de réalisation, est amené par une tubulure au voisinage de la partie inférieure du générateur de vapeur. La disposition des éléments permettant le prélèvement de sodium ayant circulé au voisinage de la zone de soudure des tubes du faisceau sur la plaque tubulaire inférieure est par ailleurs pratiquement identique à la disposition qui a été décrite ci-dessus. On peut d'ailleurs concevoir l'application de l'invention à des générateurs de vapeur dont l'axe n'est pas vertical.It is also obvious that the steam generator can include a sampling assembly as described in its lower part, in the case where the lower end of the steam generator constitutes the inlet end of the heat-transfer fluid. In this case, the lower end of the bundle envelope constitutes its entry end 'produced in the form of a hollow and rounded threshold. A thermal protection plate is arranged above the lower tube plate at a certain distance from this plate. This avoids direct contact with the lower tube plate of hot sodium which, in this embodiment, is brought by a tube in the vicinity of the lower part of the steam generator. The arrangement of the elements allowing the sampling of sodium having circulated in the vicinity of the zone of welding of the tubes of the bundle on the lower tubular plate is moreover practically identical to the arrangement which has been described above. One can also conceive the application of the invention to steam generators whose axis is not vertical.

Les générateurs de vapeur suivant l'invention peuvent utiliser un fluide caloporteur différent du sodium liquide et constitué par exemple par le mélange eutectique sodium-potassium, ou par le lithium.The steam generators according to the invention can use a heat transfer fluid different from liquid sodium and constituted for example by the eutectic sodium-potassium mixture, or by lithium.

Le générateur peut être à tubes droits, ou à tubes hélicoïdaux, les extrémités de ces tubes étant disposées parallèlement et verticales pour être soudées à la plaque tubulaire.The generator can be with straight tubes, or with helical tubes, the ends of these tubes being arranged parallel and vertical to be welded to the tube plate.

Claims (5)

1.- Générateur de vapeur dont le fluide caloporteur est un métal liquide et dont la détection des fuites est effectuée par prélèvement de ce métal liquide, comportant une enveloppe externe (1) de forme globalement cylindrique à axe vertical reliée à chacune de ses extrémités à une plaque tubulaire (2) de forte épaisseur, un faisceau de tubes (3) disposés à l'intérieur d'une enveloppe de faisceau (4) coaxiale à l'enveloppe externe (1) et placée à l'intérieur de cette enveloppe, ayant l'une de ses extrémités ou extrémité d'entrée du fluide caloporteur située à une certaine distance de la plaque tubulaire (2) correspondante, au moins une ouverture (12) d'arrivée de métal liquide chaud traversant l'enveloppe externe (1) au voisinage de l'extrémité d'entrée de l'enveloppe de faisceau (4) qui constitue un seuil d'écoulement (22) de forme arrondie et creux sur lequel passe le métal liquide pour pénétrer dans l'enveloppe de faisceau (4), chacun des tubes (3) du faisceau étant soudé à l'une de ses extrémités sur l'une des plaques tubulaires (2) et à son autre extrémité sur l'autre plaque tubulaire (2), au niveau d'un alésage (7) traversant la plaque tubulaire (2), une plaque de protection thermique (10) placée parallèlement à la plaque tubulaire (2) correspondant à l'extrémité d'entrée du fluide caloporteur et entre cette plaque tubulaire (2) et l'enveloppe de faisceau (4), des tubes de protection (20) entourant chacun un tube (3) du faisceau avec un certain jeu radial, disposés entre la plaque de protection thermique (10) sur laquelle ils sont fixés et la plaque tubulaire (2) correspondante, de façon que l'espace radial ménagé entre les deux tubes (3, 20) débouche à l'une de ses extrémités sur la face de la plaque de protection (10) dirigée vers l'intérieur du générateur de vapeur et à son autre extrémité dans l'espace (17) entre la plaque tubulaire (2) et la plaque de protection thermique (10) correspondante, caractérisé par le fait que, du côté de l'extrémité d'entrée du fluide caloporteur dans le générateur de vapeur : - l'espace (17) situé entre la plaque tubulaire (2) et la plaque de protection thermique (10) est fermé à sa périphérie par une virole (15) coaxiale à l'enveloppe externe (1) et à l'enveloppe de faisceau (4), - le volume interne du seuil d'écoulement (22) creux est en communication à l'une de ses extrémités avec le volume interne de l'enveloppe de faisceau (4) et à son autre extrémité, avec l'espace (17) situé entre la plaque tubulaire (2) et la plaque de protection thermique (10) par l'intermédiaire de tubes (27) sensiblement verticaux, de manière que le métal liquide circule depuis l'intérieur du générateur de vapeur, d'abord vers l'espace (17) entre la plaque de protection thermique (10) et la plaque tubulaire (2). dans les tubes de protection (20), puis vers le seuil d'écoulement (22), dans les tubes verticaux (27), - et par le fait qu'un moyen de prélèvement (31, 32, 33, 39) de métal liquide est disposé dans le volume interne du seuil d'écoulement (22). 1.- Steam generator, the heat transfer fluid of which is a liquid metal and the leakage detection of which is carried out by removal of this liquid metal, comprising an outer casing (1) of generally cylindrical shape with vertical axis connected at each of its ends to a very thick tubular plate (2), a bundle of tubes (3) arranged inside a bundle envelope (4) coaxial with the external envelope (1) and placed inside this envelope, having one of its ends or inlet end of the heat-transfer fluid situated at a certain distance from the corresponding tubular plate (2), at least one opening (12) for the arrival of hot liquid metal passing through the external envelope (1 ) in the vicinity of the entry end of the bundle envelope (4) which constitutes a flow threshold (22) of rounded and hollow shape over which the liquid metal passes to penetrate into the bundle envelope (4 ), each of the bundle tubes (3) being welded to one of its ends on one of the tubular plates (2) and at its other end on the other tubular plate (2), at a bore (7) passing through the tubular plate (2), a thermal protection plate ( 10) placed parallel to the tubular plate (2) corresponding to the inlet end of the heat transfer fluid and between this tubular plate (2) and the bundle envelope (4), protective tubes (20) each surrounding a bundle tube (3) with a certain radial clearance, arranged between the thermal protection plate (10) on which they are fixed and the corresponding tube plate (2), so that the radial space formed between the two tubes (3 , 20) leads to one of its ends on the face of the protection plate (10) directed towards the inside of the steam generator and at its other end in the space (17) between the tube plate (2) and the corresponding thermal protection plate (10) , characterized in that, on the side of the inlet end of the heat transfer fluid into the steam generator: - the space (17) located between the tubular plate (2) and the thermal protection plate (10) is closed at its periphery by a ferrule (15) coaxial with the external envelope (1) and the envelope beam (4), - the internal volume of the hollow flow threshold (22) is in communication at one of its ends with the internal volume of the bundle envelope (4) and at its other end, with the space (17) located between the tube plate (2) and the thermal protection plate (10) by means of substantially vertical tubes (27), so that the liquid metal flows from the interior of the steam generator, first towards the space (17) between the thermal protection plate (10) and the tube plate (2). in the protection tubes (20), then towards the flow threshold (22), in the vertical tubes (27), - And by the fact that a withdrawal means (31, 32, 33, 39) of liquid metal is arranged in the internal volume of the flow threshold (22). 2.- Générateur de vapeur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les tubes verticaux (27) sont fixés de façon rigide à l'une de leurs extrémités sur le seuil d'écoulement (22) ou la plaque de protection thermique (10) et sont montés coulissants à leur autre extrémité dans une ouverture prévue dans la plaque de protection (10) ou le seuil d'écoulement (22) respectivement.2.- Steam generator according to claim 1, characterized in that the vertical tubes (27) are rigidly fixed at one of their ends to the flow threshold (22) or the thermal protection plate ( 10) and are slidably mounted at their other end in an opening provided in the protective plate (10) or the flow threshold (22) respectively. 3.- Générateur de vapeur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les tubes de protection (20) fixés à l'une de leurs extrémités, à la plaque de protection (10) ont une longueur telle qu'ils entourent, à leur autre extrémité, la zone de soudure (6) entre le tube (3) du faisceau et la plaque tubulaire (2).3.- Steam generator according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the protective tubes (20) fixed at one of their ends, to the protective plate (10) have a length such that they surround, at their other end, the weld zone (6) between the tube (3) of the bundle and the tube plate (2). 4.- Générateur de vapeur suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que l'espace supérieur (17) du générateur de vapeur entre la plaque de protection thermique (10) et la plaque tubulaire (2) est divisé, par des cloisons sensiblement étanches (36) en plusieurs parties (37) dans chacune desquelles la plaque de protection thermique (10) est percée d'une ouverture (28) dans laquelle est monté un tube sensiblement vertical (27) reliant la partie correspondante (37) de l'espace (17) à l'espace intérieur du seuil (22) dans lequel est monté un tube de prélèvement (39) dans le prolongement du tube vertical (27), les tubes de prélèvement (39) étant reliés indépendamment les uns des autres à une installation de détection et de dosage d'hydrogène.4.- Steam generator according to any one of claims 1, 2 and 3, characterized in that the upper space (17) of the steam generator between the thermal protection plate (10) and the tubular plate (2 ) is divided, by substantially watertight partitions (36) into several parts (37) in each of which the thermal protection plate (10) is pierced with an opening (28) in which is mounted a substantially vertical tube (27) connecting the corresponding part (37) of the space (17) to the interior space of the threshold (22) in which a sampling tube (39) is mounted in the extension of the vertical tube (27), the sampling tubes (39 ) being connected independently of each other to a hydrogen detection and metering installation. 5.- Générateur de vapeur selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé par le fait que le seuil creux (22) comporte, dans sa paroi (23) dirigée vers l'arrivée (12) de métal liquide chaud dans le générateur de vapeur, des orifices (35), en-dessous du dispositif de prélèvement (31.32).5.- Steam generator according to any one of claims 1, 2, 3 and 4, characterized in that the hollow threshold (22) comprises, in its wall (23) directed towards the inlet (12) of metal hot liquid in the steam generator, orifices (35), below the sampling device (31.32).
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