FR2555911A1 - Procede et appareil pour l'elimination du silicium d'un refrigerant constitue de sodium a haute temperature - Google Patents

Abstract

PROCEDE ET SYSTEME POUR ELIMINER LE SILICIUM D'UN SYSTEME DE REFROIDISSEMENT A SODIUM LIQUIDE A HAUTE TEMPERATURE POUR REACTEUR NUCLEAIRE. LE SODIUM EST REFROIDI 15 A UNE TEMPERATURE INFERIEURE A LA TEMPERATURE DE SATURATION EN SILICIUM ET EST MAINTENU A CETTE FAIBLE VALEUR16 PENDANT QU'UNE FORTE TURBULENCE EST INDUITE PAR L'ELEMENT28 DANS L'ECOULEMENT DE SODIUM POUR FAVORISER LA PRECIPITATION DE COMPOSES DU SILICIUM ET FACILITER LA SEPARATION FINALE DES PARTICULES DE COMPOSES DU SILICIUM, DU SODIUM LIQUIDE.

Description

PROCEDE ST APPAREIL POUR L'EIIMINATION DU SILICIUM D1UN
REFRIGERANT CONSTITUE DE SODIUM A HAUTE TEMPERAiURE.

La présente invention concerne, d'une manière générale, l'éLimination d'impuretés d'un réfrigérant pour réacteur nucléaire et, ptus précisément,
L'élimination du silicium du sodium utilisé comme réfrigérant dans des réacteurs nucléaires surrégénéra- teurs rapides.

Un réacteur nucléaire surrégénérateur rapide typique utilise du sodium liquide comme réfrigérant pour éliminer la quantité de chaleur très importante produite par la fission nucléaire des matières fissiles. Le sodium liquide circule dans un système de transport de chaleur fermé qui comprend la cuve du réacteur, un échangeur de chaleur, un système de canalisations approprié pour relier en série ces constituants les uns aux autres, et une pompe pour faire circuler le réfrigérant dans ce système.

Lors du fonctionnement du réacteur nucléaire, divers contaminants ou impuretés formées par les réactions se prod-uisant dans et avec le réfrigérant métallique liquide, se trouvent entralnées ou dissoutes dans le sodium liquide. Ces impuretés peuvent être transportées autour du système en boucle et peuvent conduire à la corrosion du système ou à la formation de précipités solides qui peuvent provoquer l'obstruction et conduire à d'autres effets défavorables dans le système. Pour éliminer certaines de ces impuretés, des pièges cryogéniques ont été conçus et incorporés à ces systèmes de refroidissement à métal liquide. Le piégeage cryogénique est une technique servant à produire la précipitation ou la nucléation des impuretes dans des conditions de basse température, de façon contrôlée, pour ainsi purifier Le métal Liquide réfrigérant.

On savait que le silicium, sous forme d'élément chimique, était L'une des nombreuses traces d'impuretés dans le système en boucle fermée au sodium.

Cependant, en raison de sa présence mineure dans certains dép8ts de pièges cryogéniques, et du fait de l'instabilité de certains composés du silicium dans un milieu constitué de sodium métaLLique, it n'avait pas été considéré comme étant un inconvénient notable dans le fonctionnement de systèmes de transport de chaleur à base de sodium. Cependant, de récentes études ont montré, contrairement à ce que l'on pensait auparavant, que Le transport d'importantes quantités de silicium était responsable de dépôts dans des systèmes de transport de chaleur au sodium, en particulier dans
Les nouveaux systèmes, pouvant avoir d'importantes répercussions sur Le fonctionnement de ces systèmes.

Le silicium, sous forme d'élément chimique, se trouve normalement dans le fer et l'acier. Dans les aciers inoxydables de la série 300, utilisés dans le gainage des combustibles, les canalisations et d'autres constituants internes des réacteurs surrégénérateurs rapides à métal liquide, la teneur en silicium est d'environ 0,5 pour cent en poids. Ce silicium est extrait de la surface mouillée par le sodium de l'acier inoxydable neuf et se dissout dans le sodium à des températures supérieures à 4800 C. Dans les zones plus froides du Système réfrigérant au sodium, ce silicium dissous se dépose sous forme d'un composé cristallin. Ces dépits créent un frottement hydraulique accru et une résistance à l'écoulement du réfrigérant, ce qui conduit à une augmentation des baisses de pression du réfrigérant.Ils peuvent aussi contribuer de façon très importante à l'affaiblissement du taux de transfert de chaleur. De plus, les particules résultant de cette croissance cristalline se désagrègent et bouchent les vannes de régulation de débit, les filtres et d'autres passages de circulation étroits.

Tous les facteurs mentionnés cidessus contribuent à l'augmentation des chutes de pression et à la diminution du rendement du refroidissement, ce qui a pour conséquence de surcharger les pompes et d'autres constituants. Les techniques de piégeage cryogénique classiques mentionnées précédemment, et qui sont normalement prévues dans les systèmes de refroidissement à métal liquide, ne se sont pas révélées efficaces pour recueillir ou éliminer Le silicium, étant donné qu'elles sont mises en oeuvre à une température trop basse. En outre, les particules qui y pénètrent ont tendance à être recyclées et à ce dissoudre dans le réfrigérant en circulation, lorsqu'elles sont entraSnéesdans des zones de température plus élevée du système.

L'invention a donc pour but principal de remédier aux inconvénients ci-dessus en fournissant un procédé nouveau et utile et un système pour éliminer efficacement le silicium d'un système de refroidissement à métal liquide.

L'invention a également pour but de fournir un procédé pour favoriser la précipitation de composés du silicium d'une manière et dans un environnement contrôlés en vue de leur élimination ultérieure d'un système de refroidissement à métal liquide.

L'invention a en outre pour but de fournir un système nouveau et utile pour faciliter la précipitation dans le procédé mentionné ci-dessus, en augmentant le dépôt et la croissance de cristaux de composés du
silicium, sur des surfaces de collection du système où
ils se développent jusqu'à une taille permettant de les éliminer efficacement.

L'invention a de plus pour but de fournir, dans le système précédent, un appareil composite,
incorporé, nouveau et utile, pour abaisser le sodium
à haute température, à une température inférieure à la température de saturation en silicium, ainsi que pour favoriser ta précipitation de cristaux de composés du silicium.

Ces buts, avantages et caractéristiques de la présente invention, ainsi que d'autres, seront bien compris à La lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels les parties identiques des diverses vues sont désignées par des numéros de référence identiques.

L'invention a pour objet un procédé et un système pour diminuer matériellement la quantité de silicium présente dans un système de refroidissement à sodium liquide d'un réacteur nucléaire ou dans d'autres systèmes à sodium liquide.

Selon l'invention, on refroidit au moins une partie du sodium à haute température contenant du silicium dissous, en-dessous de la température de saturation en silicium et on Le maintient à cette température réduite pendant un temps donné, tout en induisant une turbulence élevée dans l'écoulement de sodium à température réduite pour favoriser la précipitation du silicium. Les particules de silicium solides résultant de cette précipitation sont ensuite séparées et éliminées du sodium liquide.

La figure 1 est un schéma de circulation d'une partie d'un système de refroidissement à métal liquide comportant une forme préférée du système d'élimination du silicium de l'invention ;
La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation préféré de l'appareil composite économiseurlcristalliseur faisant partie de la présente invention ;
La figure 3 est une vue en coupe, le long de la Ligne 3-3 de la figure 2 ;
La figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un séparateur utilisé en association avec la présente invention ;
La figure 5 est une vue plane de dessus du séparateur représenté dans la figure 4 ;
La figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation préféré de l'appareil de refroidi dissement réalisé conformément à la présente invention ;;
La figure 7 est une vue verticale latérale d'un diffuseur utilisé dans le refroidisseur mis en oeuvre en association avec la présente invention ; et
La figure 8 est une vue verticale antérieure du diffuseur de la figure 7.

Se référant à présent en détail au mode de réalisation décrit à titre d'illustration dans les dessins annexés, la figure 1 représente schématiquement un système, désigné globalement en 10, de la présente invention servant à éliminer le silicium entraîné et dissous dans un réfrigérant métallique liquide tel que le sodium, utilisé dans un système de transport de chaleur d'un réacteur nucléaire. Comme on le sait, le réfrigérant primaire du réacteur, le sodium liquide, est chauffé à des températures extrêmes, en passant dans le coeur d'une cuve contenant le réacteur nucléaire.

Ce sodium liquide chaud s'écoule dans le système primaire vers un échangeur de chaleur servant à transférer La chaleur du système primaire à un autre système réfrigéu rant ou système secondaire relié de façon étanche au système primaire en vue de la conversion finale en vapeur d'eau, pour produire de l'énergie électrique.

Le système 10 comporte une canalisation d'entrée 11 et une canalisation de sortie 12 reliées au système de refroidissement primaire dans une zone à haute température étant donné que la solubilité du silicium dans le sodium est d'autant plus élevée que la température est élevée. La température du sodium liquide doit -être supé
rieure à la température de saturation en silicium, celle-ci étant la température, pour une concentration donnée particulière, mais arbitraire, en silicium dissou dans le sodium, à laquelle il se produirait un équilibre thermo-dynamique entre le sodium dissous et une phase solide contenant du silicium.La température de satura- tion en silicium du sodium depend de la conception du système, de son fonctionnement et de l'histoire de son fonctionnement, et peut varier d'une faibLe température correspondant au point de fusion du sodium, à une température maximale, déterminée par la masse de silicium dissoute dans Le sodium. Pour iLLustrer la description du système d'élimination du silicium de l'invention, on supposera que la température du sodium pénétrant par la canalisation 11 est de 540" C et que la température de saturation en silicium est de 480" C.

Des moyens sont prévus dans le système 10 pour refroidir le sodium liquide chaud entrant en-dessous de la température de saturation en silicium et pour favoriser sa précipitation, d'une manière régulée et principalement dans une zone souhaitée, sous forme d'une croissance cristalline de composés du silicium sur les parois des canalisations d'écoulement. A cet effet, ces moyens comprennent une unité ou appareil composite économiseur/cristalliseur 13 ayant une partie supérieure faisant office d'économiseur ou d'échangeur de chaleur 15 servant à réduire la température du sodium chaud et une partie inférieure faisant office de cristalliseur 16 servant à favoriser la précipitation.Les termes de "supérieur", "inférieur", "dessus", "dessous", "verticalement", "hori zontalement", etc, utilisés ici, ne sont destinés qu'à faciliter la description de l'invention en se référant aux dessins, et ne doivent pas être considérés comme limitant le cadre de l'invention.

Comme le montre la figure 2, ta partie économiseur 15 comprend une chemise cylindriquv extérieure, allongée 17 et un tube intérieur creux atlongé 18 concentrique par rapport à la chemise 17 et défini par une paroi cylindrique 20 radialement espacée de la paroi de la chemise 17. Le tube intérieur 18 définit un passage axial 21 et L'espace entre la chemise 17 et le tube 18, un passage annulaire 22. L'extrémité supérieure du tube 18 est munie d'un orifice d'entrée de sodium chaud 23 relié à la canalisation 11 et son extrémité inférieure fait partie intégrante de l'extrémité supérieure de la partie cristalliseur 16 de façon à minimiser La turbulence dans le sodium passant de l'une à l'autre.

L'extrémité inférieure de la chemise 17 est façonnée de façon à comporter un orifice d'entrée et de retour 25 et son extrémité supérieure est façonnée de façon à comporter un orifice de sortie 26. Ainsi, Le sodium liquide chaud pénétrant par l'orifice d'entrée 23 s'écoule dans le passage 21 en relation d'échance de chaleur avec le sodium plus froid s'écoulant vers le haut dans Le passage annulaire 22, pour refroidir le sodium chaud dans une gamme de température souhaitée, en-dessous de la température de saturation en silicium.

La partie cristalliseur 16 de l'appareil 13 comprend un tube creux,allongé 27 constituant un probon- gement axial et une continuation du tube intérieur 18.

Un élément central solide 28 est monte concentriquement à l'intérieur de la partie inférieure du tube 27, de façon à définir un passage annulaire rétréci 30 entre le tube 27 et l'élément central 28. Bien que l'élément central 28 soit représenté porté et fixé à l'intérieur du tube 27 au moyen d'ai lettes radiales disposées le long de sa circonférence et séparées par des espaces ou des ouvertures appropriés, il est à noter que le spécialiste de la technique pourra trouver de nombreux moyens mécaniques permettant de fixer l'élément central 28 à l'intérieur du tube 27. L'extrémité intérieure du tube 27 est équipée d'un orifice de sortie 32 relié à une canalisation 33 (figure 1).

Pour produire une précipitation optimale par l'intermédiaire de la formation et de la croissance de cristaux, on a trouvé qu'il était souhaitabLe de maintenir la température du sodium refroidi sortant du passage 21, dans une gamme appropriée inférieure à ta température de saturation en sodium pendant un temps donné et d' aug- menter la vitesse de circulation du sodium pour induire une forte turbulence augmentant la vitesse de dépot des composés du silicium sur les surfaces des parois intérieures du tube 27.A cet effet, ta zone vide, à l'intérieur du tube 27, située au-dessus de l'élément central 28, définit une chambre servant à fournir une zone d'écoulement à vitesse relativement faible 35, permettant d'obtenir le temps de rétention souhaité, et Le passage 30 définit une zone d'écoulement à haute vitesse servant à induire une forte turbulence dans L'écoulement du sodium pour augmenter Le taux de transfert de masse de silicium sur les surfaces fixes de la zone d'écoulement.

Cette zone d'écoulement à haute vitesse facilite également la séparation ou la rupture des particules du dépôt de composés du silicium sur les parois du tube, ceLles-ci étant ensuite entraînées en même temps que d'autre particules par l'écoulement de sodium, en sortant de t'orifice 32 et en pénétrant dans la canalisation 33.

Le système 70 comporte un débitmètre 36 (figure 1) dans le circuit 33 pour surveiLler le débit dans le système, et de préférence deux pompes 37, qui peuvent etre asservies à la sortie du débitmètre 36 , pour faire circuler le sodium liquide dans le système 10 indépendamment du système de refroidissement principal ou primaire. En outre, un ensemble de manomètres 38 et de thermocoupLes à immersion 39 sont disposés stratégiquement en plusieurs points du système 10, pour établir et surveiller les conditions de fonctionnement.

Des moyens sont prévus dans le système 10 pour séparer et éliminer les particules entraînées du sodium liquide, y compris celLes qui se sont développées dans l'économiseur/cristalliseur 13, ainsi que celles qui sont produites à l'extérieur du système 10. Ces moyens comprennent unhydrocyclone, désigné globalement en 40, situé en aval de l'économiseurlcristalliseur 13. Comme le montre la figure 4, l'hydrocyclone 40 comprend un corps cylindrique allongé 41 surmonté, à son extrémité supérieure, par un capuchon d'extrémité 42, et relié à son extrémité inférieure, à un réceptacle ou collecteur 43. Le corps 41 est forme d'une paroi intérieure conique 45 définissant un passage conique 46 dont le diamètre diminue progressivement vers le bas.Une ouverture ou orifice 47 est pratiquée dans la paroi 45 à proximité de l'extrémité supérieure du corps 41, pour recevoir un élément réducteur d'entrée 48 fixé de façon appropriée à l'extrémité aval de la canalisation 33. Comme le montrent les figures 4 et 5, l'élément réducteur 48 est orienté tangentiellement par rapport à L'extrémité supérieure du passage 46 et dans une position légèrement inclinée vers le bas par rapport au plan horizontal normal à l'axe longitudinal du corps 41.Le sodium entraînant les particules passe par le réducteur 48 et s'écoule par l'extrémité supérieure du passage 46 dans une direction tangentielle orientée vers le bas, de façon à conférer au sodium un mouvement en spirale de vitesse angulaire croissante, au fur et à mesure qu'il s'écoule vers le bas dans le passage 46 Ce mouvement propulse les particules les plus lourdes vers la surface de la paroi conique 45 et, sous l'effet de la gravité, vers le bas, de façon à ce qu'elles traversent l'orifice de sortie étroit 49 et qu'elles pénètrent dans le collecteur 43.

Le collecteur 43 comprend un corps généralement cylindrique 50 ayant un goulot étroit 51, en communication libre avec Le passage de l'hydrocyclone 46 et muni d'une bride annulaire 52 prévue pour s'adapter à une bride complémentaire 53 formée à la base de L'hydrocyclone 40. Un joint approprié C non représenté) peut être intercalé entre les brides 52 et 53. Des orifices alignés 54 sont pratiqués dans Les deux brides 52 et 53 pour permettre La réception d'éléments d'assemblage appropriés (non représentés) pour fixer de façon amo- vible Le collecteur 43 à l'hydrocyclone 40. Par conséquent, le collecteur 43 permet de conserver de façon permanente les particules séparées, de manière à ce qu'elles ne soient pas de nouveau entraînées dans le système.On peut périodiquement démonter le collecteur 43 pour se débarrasser des particules qui s'y sont accumulées.

Le capuchon d'extrémité 42 est soudé ou fixé de façon rigide d'une autre manière à L'extrémité supérieure du corps 41 et est muni d'un passage axial 55 relié à une canalisation 56 pour y faire passer le sodium purifie. Le sodium purifié est ensuite transféré, par l'intermédiaire de la canalisation 56 (figure 1) vers un refroidisseur à air, désigné gLoba Lement en 57, pour refroidir davantage le sodium purifié et ainsi ajuster le profil thermique de L'économiseur 15 vers lequel est ensuite dirigé le sodium refroidi.

Comme le montre mieux la figure 6, le refroidi seur à air 57 comprend une chemise cylindrique allongée 58 recouverte d'une couche d'isolant thermique 60. Un serpentin de refroidissement tubulaire 61 est monté de façon adéquate à l'intérieur de la chemise 58 et est muni d'un orifice d'entrée 62 relié à la canalisation 56 et d'un orifice de sortie 63 relié à une canalisation 65 conduisant à L'orifice d'entrée 25 de l'économiseur 15.

La chemise 58 est munie d'une extrémité d'entrée conique 66 se terminant par une bride 67 permettant la fixation, par l'intermédiaire d'éléments d'assemblage appropriés ( non représentés) à la bride 68 d'une soufflante 70 (figure 1). De l'air, sous une pression prédéterminée, est ainsi soufflé sur les nombreuses spires du serpentin 61 de façon à subir un échange thermique avec le sodium liquide qui s'y écoule.

Pour augmenter le refroidissement du sodium dans Le serpentin 61, une pluralité de diffuseurs71 chacun constitué d'un ensemble ailettes radiales,stationnaires 72,sont montés à des intervalles selectionnés axialement et espacés à l'intérieur de la chemise 58, pour conférer à l'écoulement de l'air une trajectoire en spirale au fur et à mesure qu'il parcourt le serpentin 61 Le mouvement en spirale, conféré à l'air de refroidissement, assure une meilleure répartition de l'air et un meilleur contact avec La totalité des surfaces extérieures du serpentin 61 dans lequel s'écoule le sodium.

Comme le montrent mieux les figures 7 et 8, chaque diffuseur 71 présente une structure en un seul tenant, par exemple réalisée par une opération d'escam- page,avec plusieurs ailettes 72 solidaires Les unes des autres. Les ai lettes 72 ont un axe commun 77 et sont espacées sur la circonférence à des distances égales Les unes des autres Chaque ailette 72 est dans une position inclinée, sa partie inférieure 75 se situant dans un plan pratiquement normal à l'axe 73, puis s'inclinant progreso sivement, comme indiqué en 76, vers son extrémité la plus éloignée, pour s'achever par une partie extrême 77 pratiquement normale au plan de la partie intérieure 75.

Cette configuration confère à l'écoulement d'air incident le mouvement de spirale souhaité. La partie d'extrémité extérieure 77 des ailettes 72 es* soudée ou autrement fixée de façon rigide aux éléments de structure allongés 78, solidaires de la paroi intérieure de la chemise 58.

Le refroidisseur 57 refroidit et conditionne le sodium pour ajuster le profil thermique de l'écono miseur 15. Le sodium refroidi est transféré, par l'inter- médiaire de la canalisation 65, vers L'orifice d'entrée de la chemise 25, puis dans le passage annulaire 22 en relation d'échange de chaleur avec le sodium chaud s'écou Lant dans Le passage axial 21. Le sodium refroidi traversant le passage 22 est réchauffé- selon les exigences du système principal et pénètre de nouveau dans te système de refroidissement principal ou primaire par t'intermédiaire de L'orifice de sortie 26 de la chemise et de l'orifice de sortie 12.

En fonctionnement, le sodium chaud contenant du silicium dissous, pénètre dans L'appareil 13 et est rapidement refroidi lorsqu'il s'écoule dans le passage 21 dans ta partie économiseur 15, jusqu a une température inférieure à La température de saturation en silicium.

Cette température du sodium refroidi est maintenue pendant un temps donné, grâce à La zone d'écoulement à faible vitesse 35, dans la partie cristalliseur 16.

Au lieu de prévoir une zone d'écoulement à faible vitesse 35 conçue à cet effet dans la partie cristal
Liseur 16 comme c'est le cas dans te mode de réalisation cité à titre d'exemple, le temps de rétention souhaité pourrait être obtenu dans un économiseur ou échangeur de chaleur conçu pour produire une vitesse de refroisissement relativement faible. Dans les deux cas, on a trouvé que le maintien de la température en-dessous de la température de saturation en silicium et pendant un temps déterminé, était souhaitable dans ce procédé pour optimiser la cristallisation de composés du silicium.

Le débit du sodium augmente ensuite notablement lorsqu'il traverse la zone d'écoulement à haut débit défini par le passage annulaire 30. Ceci a également pour effet important de soumettre l'écoulement de sodium à une forte turbulence, favorisant ta précipitation. Par conséquent, le refroidissement du sodium, dans une gamme de température souhaitée, inférieure à la température de saturation en silicium, le maintien de cette température pendant un temps donné, puis l'induction d:une forte turbulence, conduisent ensemble à la précipitation du silicium sous forme de composés cristallins du silicium, principalement sur les parois du tube 27 et sur l'élément central 28 à proximité du passage 30.La taille des dépits cristal lins continue d'augmenter lors de ce processus jusqu'à ce que la force produite par l'écoulement de sodium et la turbulence engendrée dans celui ci les arrache ou les sépare de la paroi du tube sous forme de particules solides.

Le sodium chargé de particules sortant de la partie cristalliseur 16 pénètre dans l'hydrocyclone 40 où les particules, sous L'effet de forces centrifuges et gravitationnelles, se séparent en grande quantité du sodium liquide et se déposent dans le collecteur 43. Le sodium purifié est ensuite transféré dans le refroidisseur 47 en vue d'une diminution supplémentaire de la température du sodium, conformément au profil thermique souhaité, exigé dans la partie économiseur 15. Le sodium sortant du refroidisseur 57 est ensuite dirigé vers la chemise extérieure de l'économiseur 15 où il est de nouveau chauffé selon les exigences du système principal ou primaire et il pénètre de nouveau dans le système primaire.

L'exemple ci-après est donné à titre d'iLlus- tration des paramètres utilisés dans le procédé de l'invention, pour que la précipitation de silicium, la croissance criStalline et la formation de particules solides, soient optimales. En utilisant les températures indiquées précédemment, du sodium chaud contenant du silicium dissous, pénètre dans L'économiseur 15 à environ 5400 C et sa température y est abaissée d'environ 0,55 à 55" C en-dessous de la température de saturation en silicium de 480" C jusqu'à une température supérieure ou égale à 425" C. Cette température souhaitée est maintenue pendant un temps donné d'environ 1 à 30 secondes.

Pour établir Le profil thermique désiré le lono de la partie économiseur 15, la température du sodium purifié est de nouveau abaissée dans te refroidisseur 57, jusqu'à une température dans la gamme, d'environ 4079 C à 463 C.

La température de ce sodium refroidi remonte de nouveau
Lors de son passage dans le côté chemise de lwéconomi- seur, jusqu'à une température d'environ 520 C ou autre correspondant aux exigences fixées par le système de refroidissement primaire.

Il ressort de ce qui a été mentionné précédem- ment, que tes buts de Llinvention ont été entièrement réalisés. L'invention conduit par conséquent a- un procédé et à un système nouveaux et améliorés, permettant d'éliminer du silicium d'un réfrigérant constitué de sodium liquide. L'abaissement de La température du sodium à une température inférieure à La température de saturation en silicium et te maintien du sodium à cette température réduite, produisent une précipitation optimaLe sous forme de cristaux de composés du siLicium sur Les surfaces des canalisations d'écouLement. De plus, ta forte turbuLence conférée à L'écoulement de sodium à basse température, favorise la croissance cristalline et la formation de particuLes jusqu'à des tailles importantes qui accroissent de façon significative l'élimination du silicium du système de refroidis sement primaire au sodium.

Claims (18)

REVENDICATIOllâ

1. Procédé pour éliminer le silicium d'un réfrigérant constitue de sodium Liquide à haute tempe rature, contenant du silicium dissous, caractérisé en ce qu'il comprend : Le refroidissement d'au moins une partie de ce sodium à haute température, à une température réduite, inférieure à la température de saturation en silicium, le maintien de ce sodium à cette température réduite pendant un temps donné, L'induction d'une forte turbulence dans l'écoulement de ce sodium à cette température réduite, pour favoriser la précipitation de particules de composés de silicium, et la séparation de ces particules de La majeure partie de ce sodium

Liquide.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de ce réfrigérant constitué de sodium liquide à haute température, est abaissée d'une valeur d'au plus 550 C, par rapport à cette température de saturation en silicium.

3. Procédé selon la revendication 1? caractérisé en ce que cette température réduite de ce réfrigérant constitué de sodium liquide, est maintenue pendant un temps de 1 à 30 secondes.

4. Procédé selon La revendication 1, caractérisé en ce que ce sodium liquide purifié est de nouveau chauffé et ramené dans un système de refroidissement primaire à sodium liquide.

5. Système pour éliminer le silicium d'un refri- gérant en écoulement constitué de sodium liquide à haute température contenant du silicium dissous, caractérisé en ce qu'il comprend : des moyens (15) pour refroidir au moins une partie de ce sodium à haute température, à une température réduite inférieure à la température de saturation en silicium, des moyens pour maintenir ce sodium à ladite température réduite pendant un temps donné, des moyens pour produire une forte turbulence dans l'écoulement du sodium à cette température réduite, pour favoriser la précipitation de particules de composés de silicium, et des moyens pour séparer ces particules de la majeure partie de ce sodium Liquide.

6. Système selon La revendication 5, caractérisé en ce qu'iL comporte des moyens (40) pour éliminer ces particules de ce système.

7. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que ces moyens de refroidissement, ces moyens de maintien d'une température et ces moyens de production de turbulence, sont incorporés dans une unité composite unique (13).

8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que ces moyens de refroidissement comprennent un échangeur de chaleur formant partie de cet élément et comportant un passage axiaL pour te refroidissement de ce réfrigérant à haute température qui te traverse.

9. Système selon la revendication 8 caractérisé en ce que ces moyens de maintien d'une température comprennent un tube (27) faisant partie de cet élément et ayant un passage prolongeant ce passage axial pour définir une zone d'écoulement à faible vitesse en aval dudit passage axial.

10. Système selon La revendication 9, caractérisé en ce que ces moyens de Production d'une turbulence, comprennent un passage rétréci (3Q) dans ce tube, définissant une zone d'écoulement à haute vitesse en aval de cette zone d'écoulement à faible vitesse.

11. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (57) pour refroidir davantage ce réfrigérant constitué de sodium en aval de ces moyens de séparation, avant de rétablir Le transfert de chaleur entre ce réfrigérant constitué de sodium et ce réfrigérant à haute température, par l'intermédiaire de cet échangeur de chaleur.

12. Appareil pour précipiter des impuretés dans un liquide à haute température contenant des impuretés dissoutes, caractérisé en ce qu7ìl comprend une chemise (17), un tibe (18)monté dans cette chemiseS espacé radialement par rapport à celleGci et définissant entre eux un passage annulaire 22 ayant un orifice d'entrée et un orifice de sortie, ce tube définissant un passage axial (21) ayant un orifice d'entrée et un orifice de sortie, ce tube ayant un prolongement axial (27) définissant une chambre en communication alec cet orifice de sortie du passage axiaL et se continuant en formant une zone d'écoulement à faible vitesse, et un élément centraL (28 monté dans ce prolongez ment à proximité de son extrémité éloignée de cet orifice de sortie du passage axial, définissant un passage rétréci 30 fournissant une zone d'écoulement à vitesse élevée.

13. Appareil selon la revendication 12 caracte;- risé en ce que ce passage annulaire 22 presente une longueur axiale inférieure à celle de ce passage axial.

14. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que cet élément central est aligné coaxialement par rapport à ce prolongement, ce passage rétréci 30 ayant une section transversale annulaire.

15. Appareil pour le refroidissement d'un liquide, caractérisé en ce qu'il comprend : une chemise allongée (5) ayant un orifice d'entrée et un orifice de sortie à proximité de ces extrémités opposées, un serpentin tubulaire(61) monté dans cette chemise et ayant un orifice d'entrée et un orifice de sortie pour y faire circuler un liquide, des moyens pour fournir de l'air sous pression dans cette chemise en relation d'échange de chaleur avec ce liquide,et des moyens montés dans cette chemise pour diriger l'écoulement d'air dans le sens de La longueur de cette chemise, selon une trajectoire en spirale, le long de ce serpentin tubulaire.

16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que ces moyens, pour diriger l'écoulement d'air, comprennent plusieurs diffuseurs (71), espacés axialement le long de cette chemise.

17. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que chaque diffuseur(71) comprend une pluralité d'ailettes (72) disposées radialement par rapport à l'axe de ce diffuseur et espacées les unes des autres le Long de

la circonférence.

18. Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que chaque ailette (72) présente une partie intérieure située dans un plan pratiquement normal à cet axe du diffuseur, en ce qu'elle est progressivement inclinée vers L'extrémité éloignée et en ce qu'elle s'achève par une partie d'extrémité située dans un plan parallèle à un plan passant par cet axe.