FR2600199A1 - Ensemble pompe-echangeur de chaleur pour reacteur du type piscine - Google Patents

Abstract

ENSEMBLE POMPE-ECHANGEUR DE CHALEUR POUR REACTEUR DU TYPE PISCINE. CET ENSEMBLE 15 COMPREND UN ECHANGEUR DE CHALEUR 16 COMPORTANT UNE ENVELOPPE 48 ET UNE PLURALITE DE TUBES 54. UNE POMPE 18 PLACEE SOUS CET ECHANGEUR EST CONSTITUEE DE COUPLEURS D'ECOULEMENTS DISPOSES EN CERCLE. LES CANALISATIONS 72 DE POMPE DES COUPLEURS RECOIVENT LE METAL LIQUIDE PRIMAIRE TANDIS QUE LES CANALISATIONS 70 DE GENERATEUR RECOIVENT LE METAL LIQUIDE INTERMEDIAIRE. LE METAL LIQUIDE PRIMAIRE VENANT DE LA PISCINE EST INTRODUIT PAR LES EXTREMITES SUPERIEURES D'ENTREE DES TUBES, DESCEND DANS CES DERNIERS ET EST EVACUE PAR LES EXTREMITES INFERIEURES POUR ETRE RENVOYE DIRECTEMENT A LA PISCINE. LE METAL LIQUIDE PRIMAIRE EST INTRODUIT DANS LES CANALISATIONS DE POMPE SOIT A PARTIR DE L'EXTREMITE INFERIEURE OU DE L'EXTREMITE SUPERIEURE DES COUPLEURS D'ECOULEMENTS.

Description

Ensemble pompe - échangeur de chaleur pour réacteur du type piscine.

La présente invention se rapporte à des ensembles formés d'un coupleur d'écoulements et d'un échangeur de chaleur en vue de coupler 5 un premier et un deuxi&me écoulements de liquides électriquement conducteurs tels que les métaux liquides primaire et intermédiaire d'un réacteur nucléaire, de pomper le premier écoulement et de chauffer le deuxième. On prévoit particulièrement d'incorporer cet ensemble pompe

échangeur de chaleur à des réacteurs nucléaires du type piscine.

Dès le début de la mise au point des réacteurs surrégénérateurs ou réacteurs nucléaires rapides à métal liquide, on a admis la possibilité de pomper les métaux liquides au moyen de pompes électromagnétiques. Ces pompes électromagnétiques offrent les avantages d'une simplicité naturelle et d'une absence de pièces en mouvement, compara15 tivement aux pompes classiques à rotor. Ces pompes mécaniques présentent des inconvénients qui leur sont propres et auxquels s'associent des vibrations ou des déformations thermiques dans les zones o se trouvent des pièces en mouvement et à tolérances serrées, telles que les paliers ou les joints étanches. En outre, les phénomènes de cavita20 tion qui sont liés au rotor des pompes mécaniques, n'existent pas dans

une pompe électromagnétique.

Une telle pompe électromagnétique, connue sous le nom de coupleur d'écoulements, convient particulièrement pour pomper l'écoulement primaire de métal liquide qui doit être chauffé par le coeur du réac25 teur nucléaire. Ces coupleurs d'écoulements transmettent l'énergie interne d'un écoulement intermédiaire de métal liquide à l'écoulement

primaire, entraînant ou pompant l'écoulement primaire.

Des exemples antérieurs de ces coupleurs d'écoulements sont décrits dans le brevet américain n 2 715 190 et dans le brevet britan30 nique ne 745 460. Dans un coupleur caractéristique d'écoulements, un métal liquide entraîné dans l'écoulement intermédiaire est dirigé dans une canalisation de générateur du coupleur d'écoulements. Une canalisation de pompe, dans laquelle passe l'écoulement primaire, est contiguë I la canalisation de générateur. L'écoulement intermédiaire et l'écou35 lement primaire du métal liquide dans la canalisation de générateur et

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dans la canalisation de pompe sont soumis à un champ magnétique commun.

Le passage du premier écoulement dans le champ magnétique commun crie une tension relativement basse qui produit dans la canalisation de générateur un courant important qui est appliqué à la canalisation de 5 pompe au moyen d'une courte électrode a faible résistance, placée entre la canalisation de générateur et la canalisation de pompe, et au moyen de conducteurs de retour disposés de chaque c8té des canalisations.

L'action réciproque du courant résultant élevé dans la canalisation de pompe et du champ magnétique commun entratne l'écoulement primaire dans 10 la canalisation de pompe. De cette manière, l'écoulement intermédiaire

du métal liquide dans la canalisation de générateur est "couple" à l'écoulement primaire du métal liquide dans la canalisation de pompe.

L'utilisation de ces coupleurs d'écoulements dans les circuits des réacteurs surrégénérateurs rapides à métal liquide, est décrit dans 15 l'article "Electrotechnologie du sodium aux Laboratoires Risley de mise au point de l'énergie nucléaire" de D.F. Davidson et autres, NUCLEAR ENERGY, 1981, volume 20, février, n 1, pages 79 à 90. Le brevet américain n 4 469 471 décrit un exemple perfectionné de réalisation d'un

tel coupleur d'écoulements.

Le brevet américain n 4 412 785 décrit un ensemble coupleur d'écoulements - échangeur de chaleur à utiliser avec un réacteur nucliaire. L'ensemble forme une région annulaire entre une enveloppe intérieure et une enveloppe extérieure. Une pluralité de faisceaux tubulaires sont disposes dans la région annulaire, des espaces relativement 25 grands étant ménagés entre faisceaux tubulaires contigus. Un champ magnétique est créé dans un sens radial à travers la région annulaire. Un premier fluide conducteur, par exemple le métal liquide intermédiaire, est pompé à travers les espaces ménagés entre les faisceaux tubulaires au moyen d'une pompe intermédiaire de plus grande capacité. Un deuxième 30 fluide conducteur, par exemple le métal liquide primaire, est introduit dans les faisceaux tubulaires. Le flux magnétique radial couple l'écoulement du métal liquide intermédiaire avec l'écoulement du métal liquide primaire. L'écoulement du métal liquide intermédiaire dans les espaces ménagés entre les faisceaux tubulaires, pompé extérieurement à tra35 vers le flux magnétique radial, crie une tension et un courant dans le sens circonférentiel autour de la région annulaire. Le courant passe à travers les tubes contigus et à travers le métal liquide primaire qu'ils contiennent, créant mune force d'entraInement en sens contraire,

de sorte que le métal liquide primaire est entratné ou pompé.

Dans mune publication intitulée "Coupleurs d'écoulements et pompes électromagnétiques à courant continu et à haut rendement pour réacteurs surrégénérateurs rapides à métal liquide", EPRI NP-1656, TPS 79-774, Rapport définitif, janvier 1981, de I.R. McNab et C.C. Alexion, les auteurs décrivent un ensemble monobloc formé d'un échangeur de cha10 leur et d'un coupleur d'écoulements, destiné à un réacteur surrégénérateur rapide a métal liquide, du type piscine. Une pluralité de modules de canalisations sont disposés en cercle, une bobine d'excitation étant disposée entre modules contigus de canalisations. Chaque module de canalisations comprend une canalisation de pompe dans laquelle s'écoule 15 le métal liquide primaire, et une canalisation de générateur dans laquelle s'écoule en sens inverse le métal liquide intermédiaire. Le flux magnétique créf par la bobine d'excitation est dirigé par un circuit magnétique pour former un champ magnétique circulaire à travers tous les modules de canalisations. Dans un exemple de réalisation, le 20 métal liquide intermédiaire est introduit par une entrée disposée au centre et est dirigé vers le bas afin de pénétrer dans un échangeur intermédiaire de chaleur constitué d'une pluralité de tubes orientés verticalement. Le métal liquide intermédiaire est ensuite dirigé vers le haut et autour de ces tubes, avant d'être introduit dans chacune des 25 canalisations de générateur. L'écoulement primaire de métal liquide est

dirigé vers le bas par les canalisations de pompe, sort de celles-ci et est introduit dans les tubes de l'échangeur intermédiaire de chaleur, pour s'écouler vers le bas dans ces tubes avant d'être évacué et recyclé vers le coeur nucléaire. On considère que le coupleur d'écoulements 30 peut être situé au-dessous de cet échangeur intermédiaire de chaleur.

Dans l'exemple décrit de réalisation, aussi bien l'écoulement intermédiaire que l'écoulement primaire de métal liiquide dans le coupleur d'écoulements se trouvent I une température relativement élevée, par exemple dans la gamme de 482 à 538 C (900 à 1 000 F) lorsqu'ils appa35 raissent à la sortie du coeur nucléaire. Si on pouvait diminuer la tem-

pérature des écoulements de métal liquide, le rendement électrique du coupleur d'écoulements serait amélioré. En outre, les exigences de la conception mécanique d'un coupleur d'écoulements fonctionnant à des températures réduites, seraient moins rigoureuses. Aussi bien les 5 extrémités supérieures de sortie des tubes orientés verticalement de l'échangeur intermédiaire de chaleur, que les extrémités inférieures d'entrée des canalisations de générateur du coupleur d'écoulements sont supportées par une seule plaque ou support tubulaire. Il en résulte que les canalisations de générateur prennent la place de plusieurs tubes de 10 l'échangeur intermédiaire de chaleur qui, sinon, seraient supportés par la seule plaque de support, exigeant ainsi un ensemble de plus grand diamètre ou de plus grande dimension pour loger un nombre donné de tubes, nécessaire pour permettre un écoulement prédéterminé de métal liquide intermédiaire dans ces tubes. Pour obtenir le meilleur rende15 ment de transmission de chaleur entre l'écoulement intermédiaire et l'écoulement primaire de métal liquide, il est souhaitable d'augmenter l'écoulement du métal liquide intermédiaire tout en maintenant ou en réduisant la dimension de l'ensemble monobloc formé de l'échangeur de

chaleur et du coupleur d'écoulements.

La présente demande décrit un ensemble formé d'un coupleur d'écoulements et d'un échangeur intermédiaire de chaleur pour réacteur nucléaire, dans lequel le coupleur d'écoulements est disposé au-dessous de l'échangeur intermédiaire de chaleur et dans son prolongement. Le métal liquide primaire vient du coeur du réacteur et est introduit dans 25 l'échangeur intermédiaire de chaleur en descendant dans un faisceau tubulaire enfermé dans une cavité annulaire de l'échangeur intermédiaire de chaleur. Le métal liquide intermédiaire est introduit dans l'ensemble par un tuyau de descente qui traverse l'échangeur intermédiaire de chaleur en son centre jusqu'au coupleur d'écoulements et, en parti30 culier, jusqu'à une première chambre en vue de la répartition du métal liquide intermédiaire entre une pluralité de coupleurs d'écoulements ou de modules de canalisations, comprenant chacun un ou plusieurs groupes de canalisations de pompe et de canalisations de générateur. Le métal liquide intermédiaire sortant de la chambre monte en parallèle dans les 35 canalisations de générateur des modules du coupleur d'écoulements. Le

métal liquide intermédiaire sortant des canalisations de pompe est recueilli dans la deuxième chambre avant d'être introduit dans la cavité annulaire pour être chauffé par le métal liquide primaire qui descend dans les tubes. Après avoir été chauffé, le métal liquide intermé5 diaire est évacué et dirigé vers un générateur de vapeur. Le métal liquide primaire, refroidi, sortant des tubes est recueilli dans une troisième chambre avant de descendre en parallèle dans la pluralité de canalisations de générateur, de sorte que le métal liquide intermédiaire, refroidi, est pompé dans une grande chambre située I la partie in10 férieure du réacteur nucléaire pour être renvoyé dans le coeur du réacteur.

L'ensemble formé de l'échangeur intermédiaire de chaleur et du coupleur d'écoulements, décrit ci-dessus, utilise trois chambres pour recueillir et rediriger le métal liquide primaire ou le métal liquide 15 intermédiaire. De manière caractéristique, ces chambres nécessitent des plaques de pression épaisses et lourdes, qui représentent environ 40 X du poids de l'ensemble formé de l'échangeur intermédiaire de chaleur et du coupleur d'écoulements. Ces plaques de pression lourdes et épaisses ont été utilisées pour supporter les différences de pression relative20 ment élevées entre le fluide primaire et le fluide intermédiaire, ainsi que pour supporter les variations relativement rapides de température

qui peuvent se produire dans ces ensembles.

En outre, l'ensemble formé de l'échangeur intermédiaire de chaleur et du coupleur d'écoulements suivant la présente invention doit 25 être incorporé dans un réacteur nucléaire du type piscine, dans lequel il se trouve placé à l'intérieur d'une piscine de métal liquide primaire, par exemple du sodium. Lorsqu'il est immergé de cette manière, il est souvent souhaitable que le sodium primaire sortant de l'échangeur intermédiaire de chaleur soit ramené directement à la piscine pour amu30 liorer le mélange à l'intérieur de la piscine et assurer un fonctionnement uniforme de l'échangeur de chaleur. En outre, le fait de soutirer directement de la piscine le métal liquide primaire pour l'injecter

dans le coupleur d'écoulements, présente des avantages.

L'objet principal de la présente invention est de fournir un 35 ensemble perfectionné pompe - échangeur de chaleur pour réacteur nuclé-

aire. Afin de réaliser cet objet, la présente invention réside dans un ensemble pompe - échangeur de chaleur 15 prévu pour transmettre l'énergie thermique d'un premier fluide électriquement conducteur, 5 chauffé, à un deuxième fluide électriquement conducteur, pompé, et pour transmettrel'inergie interne de ce deuxièmle fluide électriquement conducteur, pompé, au premier fluide électriquement conducteur, cet ensemble étant prévu pour être mis en place à l'intérieur d'une piscine du premier fluide électriquement conducteur et comprenant: a) un &chan10 geur de chaleur 16 comprenant un moyen pour former mune première cavité 48 de forme annulaire afin de recevoir un écoulement du deuxième fluide électriquement conducteur et une pluralité de tubes 54 placés à l'intérieur de cette cavité, de sorte que le deuxième fluide électriquement conducteur est chauffé dans la cavité, chacun de ces tubes comportant 15 une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie, les extrémités d'entrée étant placées à la partie supérieure de l'échangeur de chaleur pour recevoir de la piscine un écoulement du premier fluide électriquement conducteur, les-extrémités de sortie étant placées à la partie inférieure du moyen formant la cavité et indépendantes de ce dernier afin 20 d'évacuer directement dans la piscine le premier fluide électriquement conducteur; b) une pompe 18 placée au-dessous de l'échangeur de chaleur et constituée d'une pluralité de coupleurs 69 d'écoulements disposésen cercle, chaque coupleur d'écoulements comprenant une canalisation 72 de pompe pour recevoir le premier fluide électriquement conducteur et une 25 canalisation 70 de générateur pour recevoir le deuxième fluide électriquement conducteur, chacune de ces canalisations de pompe et de générateur comportant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie; c) un moyen 45 pour introduire le liquide secondaire à une extrémité de l'ensemble 15 de pompe pour le pomper à travers cet ensemble 15; d) un 30 moyen 68 pour recevoir ce fluide secondaire et le diriger vers les canalisations de générateur des coupleurs d'écoulements afin de pomper ce fluide secondaire à travers cet ensemble 15; et e) des moyens 66a, - 66b pour transférer le fluide secondaire dans les canalisations de générateur et le fluide primaire dans les canalisations de pompe à 35 travers l'ensemble de pompe suivant des écoulements parallèles et en

sens inverse.

La présente invention sera bien comprise à la lecture de la

description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans

lesquels: - la figure 1 est un schéma simplifié d'un système de réacteur nucléaire à métal liquide incorporant un ensemble formé d'une pompe à sodium primaire et d'un échangeur de chaleur conformément aux enseignements de la présente invention;' - les figures 2 et 3 sont respectivement une vue de côté sim10 plifiée et une vue en plan d'un réacteur nucléaire à métal liquide du type piscine représenté à la figure 1; - la figure 4 est une vue en coupe verticale d'un premier exemple de réalisation de l'ensemble formé d'une pompe à sodium primaire et d'un échangeur de chaleur, incorporé dans le système de réacteur 15 nucléaire du type piscine représenté d'une manière générale aux figures 2 et 3; les figures 5A et 5B sont respectivement une vue complète et une vue partielle en coupe horizontale de l'ensemble formé d'une pompe à sodim primaire et d'un échangeur de chaleur suivant les plans de 20 coupe 5A-5A et 5B-5B de la figure 4; - les figures 6A et 6B sont respectivement une vue complète et une vue partielle en coupe horizontale de l'ensemble formé d'une pompe à sodium primaire et d'.un échangeur de chaleur suivant les plans de coupe 6A-6A et 6B-6B de la figure 4; - la figure 7 est une vue en coupe verticale d'un deuxième exemple de réalisation de l'ensemble formé d'une pompe à sodium primaire et d'un échangeur de chaleur qui peut être incorporé dans le réacteur nucléaire du type piscine représenté aux figures 2 et 3; - les figures 8A et 8B sont respectivement des vues en coupe 30 horizontale de l'ensemble formé d'une pompe à sodium primaire et d'un échangeur de chaleur suivant les plans de coupe 8A-8A et 8B-8B de la figure 7; - la figure 9A est une vue de c8té, avec coupe partielle, d'un troisième exemple de réalisation de l'ensemble formé d'une pompe à so35 dium primaire et d'un échangeur de chaleur incorporé dans le réacteur nucléaire du type piscine représenté aux figures 2 et 3; et - les figures 9B et 9C sont respectivement des vues partielles en coupe de l'ensemble formé d'une pompe à sodium primaire et d'un échangeur de chaleur suivant les plans de coupe 9B-9B et 9C-9C de la figure 9A. On se reportera maintenant aux dessins et,-en particulier, à la figure 1 qui représente un système 10 de réacteur comprenant un ensemble 15 formé d'un échangeur intermédiaire de chaleur 16 et d'un coupleur d'écoulements ou pompe à sodium primaire 18. L'échangeur intermé10 diaire de chaleur 16 et la pompe à sodium primaire 18 sont couplés en circuit avec une boucle ou écoulement primaire 14 d'un fluide électriquement conducteur tel que le sodium, et avec une boucle ou écoulement intermédiaire 20 d'un fluide électriquement conducteur, par exemple le sodium. Comme on va le décrire, la pompe à sodium primaire 18 pompe le 15 métal liquide autour de la boucle primaire 14 vers le coeur 12 du réacteur et en provenance de celui- ci, o le fluide primaire est chauffé à

des températures relativement élevées, de l'ordre de 500 C.

L'échangeur intermédiaire de chaleur 16 transmet l'énergie thermique: du métal liquide primaire chauffé au métal liquide intermé20 diaire. Dans la boucle intermédiaire 20, une pompe mécanique 22 pompe

le métal liquide intermédiaire dans une canalisation 21 d'entrée vers la pompe à sodium primaire 18 se présentant sous la forme d'un coupleur d'écoulements qui transmet l'énergie interne du métal liquide intermédiaire entralné au métal liquide primaire; on prévoit que la pompe mé25 canique 22 doit avoir un débit accru afin d'entrainer également le métal liquide primaire. Le métal liquide intermédiaire passe dans l'échangeur intermédiairee de chaleur 16, reçoit l'énergie thermique du métal liquide primaire chauffé par le coeur 12 et est dirigé par la canalisation 23 de sortie vers un générateur de vapeur 24.

Un fluide vaporisable tel que de l'eau circule dans le générateur de vapeur 24, de sorte que l'eau est vaporisée puis circule autour d'une boucle de vapeur 34 jusqu'à une turbine 26 dont les rotors sont mis en rotation pour entrainer une génératrice électrique 28 qui produit, à son tour, de l'énergie électrique. La vapeur utilisée quitte la 35 turbine 26 et est condensée par un condenseur 30 avant de revenir à la

pompe 32 à eau de condensation pour être renvoyée à travers le générateur de vapeur 24.

Une pluralité d'ensembles 15 formés d'une pompe à sodium primaire et d'un échangeur intermédiaire de chaleur sont placées à l'inté5 rieur d'un bouclier biologique 42 disposé autour de la région annulaire entourant le coeur 12 d'un réacteur du type piscine, comme l'illustre la figure 3. Six de ces ensembles 15a à 15f formés d'une pompe à sodium primaire et d'un échangeur intermédiaire de chaleur sont disposes en cercle autour de l'enveloppe 36 du coeur. Un bouclier biologique 42 en10 toure l'enveloppe 36 du coeur. Comme le représente la figure 2, le métal liquide intermédiaire est dirigé par la canalisation 21 d'entrée vers l'échangeur intermédiaire de chaleur et il en sort par la canalisation 23. Le métal liquide primaire est pompé par les pompes 18 à sodium primaire autour d'un bouclier neutronique 38, comme l'indiquent 15 les flèches 40a, pour 8tre chauffé à l'intérieur de l'enveloppe 36 du coeur avant d'être renvoyé, comme l'indiquent les flèches 40b, vers

chacun des échangeurs intermédiaires de chaleur 16.

Des détails supplémentaires concernant un premier exemple de réalisation de l'ensemble 15 formé d'une pompe à sodium primaire et 20 d'un échangeur intermédiaire de chaleur, sont représentés aux figures 4, 5A, 5B, 6A et 6B. On se reportera d'abord à la figure 4. La canalisation 21 d'entrée est couplée à des tuyaux extérieur et intérieur de descente 44 et 45 qui sont disposes axialement sensiblement sur toute la longueur de l'ensemble 15 afin d'introduire le métal liquide inter25 médiaire dans une chambre intérieure inférieure 68b, formée au bas de l'ensemble 15. Le tuyau extérieur de descente 44 est placé concentriquement autour du tuyau intérieur de descente 45 et forme avec ce dernier un espace annulaire de descente 86. Le métal liquide intermédiaire est dirigé, comme l'indiquent les flèches 84, à travers la pompe 18 à 30 sodium primaire et l'échangeur intermédiaire de chaleur 16 pour sortir

par une canalisation intermédiaire de sortie 46 qui est placée concentriquement autour des tuyaux 44, 45 et est couplée à la canalisation de sortie 23 afin de véhiculer le métal liquide intermédiaire dans la boucle intermédiaire 20.

L'ensemble 15 formé de la pompe à sodium primaire et de l'échangeur intermédiaire de chaleur, comprend une enveloppe extérieure 48 qui entoure l'échangeur intermédiaire de chaleur 16 et supporte, à son extrémité supérieure, une plaque tubulaire supérieure 50 et, I son extrémité inférieure, une plaque tubulaire inférieure 52. Les plaques tubulaires supérieure et inférieure 50, 52 supportent entre elles un 5 faisceau de tubes 54. Ces tubes 54 sont espacés les uns des autres et sont places dans l'espace annulaire formé entre l'enveloppe extérieure 48 de l'échangeur intermédiaire de chaleur et le tuyau extérieur de descente 44. Comme l'indiquent les flèches 84, le métal liquide intermédiaire s'écoule autour des tubes 54 et à travers cet espace annulai10 re. Le métal liquide primaire s'écoule dans les tubes 54, comme l'indiquent les flèches 82, et sort par les extréaités inférieures de ces tubes pour entrer dans une chambre inférieure 64 de l'échangeur intermédiaire de chaleur. Une plaque 56 de support en forme d'anneau, dont est solidaire un collet 56b de forme cylindrique, est supportée au15 dessous de la plaque tubulaire inférieure 52 de manière à former une chambre inférieure 64 de l'échangeur intermédiaire de chaleur entre la plaque 56a de support et la plaque tubulaire inférieure 52. La chambre inférieure 64 de l'échangeur intermédiaire de chaleur est ouverte à sa périphérie pour permettre au métal liquide primaire refroidi, sortant 20 des tubes 54, de revenir directement à la piscine. La plaque 56 est

supportée à l'intérieur de l'ensemble 15 par la plaque tubulaire inférieure 52 et par le tuyau extérieur de descente 44.

L'ensemble 15 formé de la pompe à sodium primaire et de l'échangeur intermédiaire de chaleur comprend une enveloppe extérieure 25 49 qui enferme et loge la pompe 18 à sodium primaire. Cette enveloppe extérieure 49 de la pompe à sodium primaire est reliée, par son extrémité supérieure, à une plaque supérieure intérieure de support 58 qui comporte une pluralité d'ouvertures groupées pour permettre le passage du métal liquide intermédiaire vers le haut, comme l'indiquent les f1l30 ches 84. Les plaques 56 et 58, ainsi qu'une chicane 87, forment une

chambre extérieure supérieure 66a et une chambre intérieure supérieure 66b. Cette dernière chambre reçoit et dirige le métal liquide intermédiaire, au fur et à mesure qu'il s'écoule vers le haut depuis la pompe 18 à sodium primaire, dans un passage annulaire de liaison formé entre 35 le tuyau extérieur de descente 44 et le collet 56b placé concentrique-

ment autour du tuyau 44. La chambre extérieure supérieure 66a s'ouvre directement dans la piscine du réacteur afin de recevoir le métal liquide primaire et de le diriger vers le coupleur 18 d'écoulements.

L'enveloppe extérieure 49 de la pompe à sodium primaire est fixée, par 5 son extrémité inférieure, à une plaque inférieure intérieure de support 62. La plaque inférieure extérieure 60 est placée à une certaine distance au-dessous de la plaque 62 et forme, avec une chicane 65, une chambre extérieure inférieure 68a et une chambre intérieure inférieure 68b. Cette dernière chambre reçoit le métal liquide intermédiaire du 10 tuyau de descente 44 et le redirige vers le haut à travers des ouvertures percées dans la plaque 62 et à travers la pompe 18 â sodium primaire, comme l'indiquent les flèches 84. La chambre extérieure inférieure 68a se déverse dans une chambre du réacteur, non représentée, avant que le métal liquide primaire, à haute pression, ne pénètre dans le coeur 15 12.

On se reportera maintenant aux figures 6A et 6B, en plus de la figure 4. La pompe 18 à sodium primaire se compose d'une pluralité de pompes individuelles ou coupleurs d'écoulements en forme de modules 69a à 69h de canalisations. Chaque module 69 de canalisations comprend une 20 paire de canalisations intermédiaires ou de générateur 70a, 70b, et une deuxième paire de canalisations primaires ou de pompe 72a, 72b. Les canalisations intermédiaires 70 sont disposées entre les canalisations primaires 72 en formant une suite commençant, a l'enveloppe extérieure 49 de la pompe à sodium primaire, par une canalisation primaire 72a 25 suivie de la canalisation intermédiaire 70a, de la canalisation primaire 72b et de la canalisation intermédiaire 70b. Comme le représente en particulier la figure 4, le métal liquide intermédiaire s'écoule vers le haut, comme l'indiquent les flèches 84, à travers chaque paire de canalisations intermédiaires 70a, 70b de chaque module 69 de canalisa30 tions ou coupleur d'écoulements, avant d'être introduit en masse dans

la chambre intérieure supérieure 66b. Comme l'indiquent les flèches 82, le métal liquide primaire s'écoule directement dans la chambre extérieure supérieure 66a avant d'être dirigé dans les canalisations primaires 72a et 72b, s'écoulant vers le bas à travers celles-ci pour être 35 évacué dans la chambre du réacteur en passant par la chambre extérieu-

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re inférieure 68a.

On se reportera particulièrement aux figures 6A et 6B. Un champ magnétique de forme torotdale est créé par un groupe de bobines d'excitation 76a à 76h, chaque bobine d'excitation 76 étant placée 5 entre deux modules contigus 69 de canalisations. Chaque bobine d'excitation 76 est disposée autour de sa pièce polaire magnétique 78' qui forme le champ magnétique créé par chaque bobine d'excitation 76, de manière à être orientée en travers de l'entrefer dans lequel est disposé l'un des modules 69 de canalisations. L'utilisation de 10 plusieurs bobines d'excitation 76 dans la pompe 18 à sodium primaire a pour but une surabondance et réduit les dimensions de chaque bobine 76, ce qui permet de les disposer de manière compacte dans un espace restreint. Chaque bobine 76 est alimentée séparément par son propre groupe de conducteurs 104, ce qui permet un réglage et un contrôle 15 complets de chaque bobine d'excitation 76. La forme globale du champ magnétique créé par la pluralité des bobines d'excitation 76a à 76h et par la pluralité correspondante des pièces polaires 78a à 78h est celle d'un tore. Cependant, chacune des pièces polaires 78 comporte une paire de faces polaires 93a, 93b disposées à ses extrémités opposées. Les 20 faces polaires 93a, 93b d'une seule pièce polaire 78 sont placées parallèlement à leurs modules respectifs 69 de canalisations, de sorte que le champ magnétique en travers descanalisations intermédiaires 70 et des canalisations primaires 72, est uniforme. Des conducteurs séparés 104 sont introduits dans l'ensemble 15 formé de la pompe à 25 sodium primaire et de l'échangeur intermédiaire de chaleur, passant par l'espace annulaire 86 de descente pour atteindre chacune des bobines d'excitation 76. Comme le représente la figure 4, chaque bobine 76 comporte une pluralité de spires creuses 98 connectées électriquement

en série les unes aux autres.

Pour porter au maximum la force magnétomotrice créée par un volume donné de bobines d'excitation 76, les spires 98 de ces dernières sont creuses et sont refroidies par la circulation d'une faible quantité de sodium intermédiaire, comme l'illustre la figure 4. Une petite partie du métal liquide intermédiaire introduit de force dans la cham35 bre intérieure inférieure 68b, est dirigée vers le haut par l'une des canalisations 94 d'entrée communiquant avec la chambre 68b. La pluralité des canalisations 94 d'entrée dirigent le métal liquide intermédiaire de refroidissement dans une tubulure d'entrée 92 de forme circulaire. Comme le représentent les figures 4et 5A, une pluralité de tuyaux 5 100 d'entrée alimentent la spire 98 en métal liquide intermédiaire de refroidissement. Le métal liquide intermédiaire de refroidissement est évacué des spires 98 par une pluralité de tuyaux 102 de sortie qui se déversent dans une tubulure de sortie 90 qui a également une forme circulaire. Ensuite, le métal liquide intermédiaire est évacué de la tubu10 lure de sortie 90 vers le haut, par une pluralité de canalisations de sortie 96 et est introduit dans la chambre supérieure 66 du coupleur d'écoulements. Dans un exemple caractéristique de réalisation de la présente invention, la perte de charge dans les spires 98 de la bobine d'excitation 76 est prévue pour être la même que la perte de charge 15 dans les canalisations primaires 72a, 72b. Chaque bobine d'excitation 76 est enroulée pour former, de manière caractéristique, 140 spires 98 d'un conducteur carré en cuivre d'environ 2,54 cm de c8té. Les spires sont hydrauliquement reliées en sept groupes parallèles de 20 spires 98 chacun. La bobine complète 76 peut être enroulée en h6lice, chaque 20 groupe de 20 spires 98 s'enroulant de l'extérieur d'une couche à l'intérieur et passant ensuite à la couche suivante pour revenir de l'intérieur I l'extérieur de la bobine d'excitation 76. Il en résulte que chacun des tuyaux 100 et 102 d'entrée et de sortie peut être relié à

l'extérieur de la bobine 76.

La pompe 18 à sodium primaire comprend, dans l'exemple caractéristique de réalisation représenté à la figure 6A, 16 canalisations primaires 76 et 16 canalisations intermédiaires 70. Une paire constituée d'une canalisation primaire 72 et d'une canalisation intermédiaire 70 contiguls forme un coupleur d'écoulements. Dans le présent exemple 30 caractéristique de réalisation, il y a 16 coupleurs d'écoulements de ce genre. Une paire de ces coupleurs d'écoulements, constituée de quatre canalisations 70 et 72, forme un des modules 69 de canalisations. Chaque module 69 de coupleurs d'écoulements agit en parallèle avec chaque autre pour transmettre avec un haut rendement l'énergie interne, sous 35 la forme d'une hauteur manométrique de pression relativement élevée du

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sodium intermédiaire, appliquée par la pompe mécanique 22 au métal liquide primaire par l'action des courants électriques et du champ magnétique couplés. Ce couplage est basé sur la relation de Lorentz dans laquelle la force (vectorielle) exercée sur une charge qo se déplaçant 5 dans un champ magnétique B à une vitesse V est exprimée par la relation F = qo V x B Comme il s'agit d'une relation vectorielle, la force F est portée au maximum lorsque la vitesse V est perpendiculaire au champ ma10 gnétique B. Les bobines d'excitation 76 crient un champ magnétique en forme de tore, comme l'indiquent les flèches 75, qui traverse chacun des coupleurs d'écoulements de chaque module 69 de canalisations. Lorsque le champ magnétique' indiqué par les flèches 75, traverse chacune des canalisations primaires 70, l'action conjuguée du métal liquide in15 termédiaire, pompé vers le haut le long d'une ligne perpendiculaire au plan des figures 6A et 6B, et du champ magnétique 75 dirigé à angle droit par rapport à cette ligne, provoque finalement un écoulement du courant dirigé radialement intérieurement vers le centre de la pompe 18

à sodium primaire, comme l'indique la ligne 73a en traits d'axe.

Comme le représentent les figures 6A et 6B, chaque module 69 de canalisations est formé dans une structure laminée 80. Cette structure laminée 80 est constituée d'une pluralité de plaques imbriquées, de forme rectangulaire 114 et 130, comme le représentent respectivement les figures 6A et 6B. La plaque composée 114 comprend une paire d'élé25 ments latéraux 116a et 116b disposés le long des c8tés du module 69 de

canalisations et constitués d'un matériau magnétique destiné à faciliter, en liaison avec les pièces polaires 78, le flux du champ magnétique 75 dans les entrefers formés par les modules 69 de canalisations.

La plaque composée 114 comprend en outre des éléments supérieur et in30 férieur 118a, 118b constitués d'un matériau électriquement conducteur

d'une résistance accrue, tel qu'un acier amagnétique, pour résister aux pressions internes créées à l'intérieur des canalisations 70, 72 sans "court-circuiter" le champ magnétique autour des modules 69 de canalisations. Dans un exemple caractéristique de réalisation de la présente 35 invention, chaque conducteur 130 de retour peut être un élément de for-

me rectangulaire, d'une seule pièce et comportant des parties latérales 130a, 130b disposées le long des grands c8tés des modules 69 de canalisations, une partie supérieure 130c disposée au sommet du module 69 de canalisations, et un élément inférieur 130d placé à l'autre extrémité du module 69 de canalisations. Comme. le représente la figure 6A, une paire de trajets effectifs 73b de retour sont formés à l'intérieur des éléments latéraux 116a, 116b autour des canalisations 70 et 72 avant la réintroduction dans la canalisation primaire 72a. L'écoulement du courant à l'inté10 rieur de chaque module 69 de canalisations est isolé électriquement de sa structure laminée 80. L'action conjuguée de l'écoulement du courant dirigé radialement vers l'intérieur le long du trajet 73a à travers les canalisations 72a et 72b de pompe, et du champ magnétique 75 dirigé perpendiculairement à cet écoulement 73a du courant, applique une force 15 au métal liquide primaire à l'intérieur des canalisations primaires 72a et 72b, pompant ce métal liquide primaire vers le bas le long d'une

ligne perpendiculaire au plan des figures 6A et 6B.

Les canalisations intermédiaires 70 alternent avec les canalisations primaires 72 pour éviter des courants de Foucault finals. Cha20 cune des canalisations 70, 72 est dimensionnée individuellement afin que ses proportions soient optimales pour le métal liquide dirigé dans la canalisation. La forme toro!dale du champ magnétique permet une utilisation optimale de l'espace intérieur i l'enveloppe extérieure 49 de la pompe à sodium primaire, d'o la possibilité de conserver pour 25 l'enveloppe extérieure 49 de la pompe à sodium primaire un diamètre extérieur qui est approximativement le même que celui de l'enveloppe extérieure 48 de l'échangeur intermédiaire de chaleur. En outre, la forme toroldale du champ magnétique réduit au minimum la quantité de

fer dans la pluralité des pièces polaires 78a à 78h.

On se reportera maintenant aux figures 4, 5A et 5B pour la

description détaill1e des chambres supérieure et inférieure 66, 68. La figure 5A représente la chambre supérieure 66 dont la plaque de support

56 est partiellement écorchée pour montrer la structure et la configuration de la chicane 87. Dans son ensemble, la chicane 87 est disposée 35 entre la plaque annulaire de support 56a et la plaque inférieure exté-

rieure de support 58, comme le représente la figure 4. Comme on peut le mieux voir à la figure 5A, la chicane 87 est constituée d'une pluralité de parties de cloison 83a à 83h. Chaque partie de cloison 83 va de la périphérie extérieure de la canalisation de pompe 72a d'un module 69 de 5 canalisations, I la périphérie intérieure de la canalisation de générateur 70b du module suivant 69 de canalisations. Les parties de cloison 83a à 83h forment la chicane 87 et divisent l'espace compris entre les plaques de support 58, 56 en une chambre extérieure supérieure 66a et une chambre intérieure supérieure 66b. Un séparateur 85 d'écoulements, 10 de configuration sinueuse comme le représente la figure 5A, est dispos& entre une partie de cloison 83 et la partie de cloison suivante 83. Le séparateur 85 d'écoulements suit la configuration des canalisations de pompe 72 et des canalisations de générateur 70, de manière à séparer l'un de l'autre l'écoulement primaire et l'écoulement intermédiaire de 15 métaux liquides. En particulier, le séparateur 85 forme des entrées 89a

et 89b pour permettre l'écoulement du métal liquide primaire depuis la piscine, à travers la chambre extérieure supérieure 66a, jusque dans les canalisations de pompe 72a, 72b, cet écoulement se faisant vers le bas le long d'une ligne perpendiculaire au plan de la figure 5A. En ou20 tre, le séparateur 85 d'écoulements forme des sorties 91a et 91b permettant l'écoulement du métal liquide intermédiaire vers le haut le long d'une ligne perpendiculaire au plan de la figure 5A, à travers les sorties 91a, 91b et la chambre intérieure supérieure 66b, avant que ce métal liquide intermédiaire ne sorte vers le haut par un passage formé 25 entre le collet 56b de forme cylindrique et le tuyau extérieur de descente 44 et ne pénètre dans la cavité de forme cylindrique de l'échangeur intermédiaire de chaleur 16. Cette structure réduit la nécessité de prévoir d'autres plaques de support relativement lourdes tout en fournissant deux chambres distinctes pour le passage respectif du métal 30 liquide intermédiaire et du métal liquide primaire.

On se reportera maintenant aux figures 5B et 4 pour la description de la structure de la chambre extérieure inférieure 68a et de la chambre intérieure inférieure 68b. La chambre extérieure inférieure 68a et la chambre intérieure inférieure 68b sont formées entre la pla35 que inférieure extérieure de support 60 et la plaque inférieure inté-

rieure de support 62, de forme annulaire, comme le représente le mieux la figure 4. Comme le représente le mieux la figure 5B, la chicane 65 est disposée en cercle autour de l'espace délimité par les plaques de support 62 et 60, de manière à diviser cet espace en une chambre exté5 rieure inférieure 68a et une chambre intérieure inférieure 68b. La chicane 65 est constituée d'une pluralité de cloisons 67. Chaque cloison 67 va du bord périphérique extérieur de la canalisation de pompe 72a d'un module 69 de canalisations, au bord périphérique intérieur de la canalisation de générateur 70b du module suivant 69 de canalisations. 10 Un séparateur 77 d'écoulements est disposé entre l'extrémité avant d'une partie de cloison 67b et l'extrémité arrière de la partie suivante de cloison 67c. Ce séparateur 77 d'écoulements a une configuration sinueuse formant des entrées 79a, 79b pour permettre l'écoulement du métal liquide intermédiaire à travers la chambre intérieure inférieure 15 68b, et l'écoulement vers l'intérieur et vers le haut par les canalisations de générateur 70a, 70b. En outre, le séparateur 77 d'écoulements forme des sorties 81a, 81b permettant de diriger l'écoulement du métal liquide primaire venant des canalisations de pompe 72a, 72b, à travers la chambre extérieure inférieure 68a, pour l'évacuer de l'ensemble 15 20 formé de la pompe à sodium primaire et de l'échangeur intermédiaire de chaleur à une pression relativement élevée et l'introduire dans une chambre complémentaire (non représentée) du réacteur, de sorte que l'écoulement sous pression du métal liquide primaire peut être ramené

dans le coeur 12 du réacteur.

On se reportera maintenant aux figures 4, 5A et 5B et on donnera un résumé sommaire des écoulements hydrauliques du métal liquide intermédiaire et du métal liquide primaire. Les flèches 84-1 à 84-8 indiquent l'écoulement du métal liquide intermédiaire a travers l'ensemble 15 formé de la pompe à sodium primaire et de l'échangeur intermé30 diaire de chaleur, la flèche de départ 84-1 indiquant le point o

commence l'écoulement du métal liquide intermédiaire et la flèche 84-8 indiquant le point o le métal liquide intermédiaire sort de l'ensemble 15. Le métal liquide intermédiaire venant de la canalisation 21 d'entrée de la boucle intermédiaire 20, est dirigé vers le bas par le tuyau 35 intérieur de descente 45 et pénètre dans la chambre intérieure infé-

rieure 68b o l'écoulement du métal liquide intermédiaire est inversé et dirigé vers le haut à travers chaque groupe de canalisations intermédiaires 70a, 70b de chacun des modules 69 de canalisations. Les écoulements parallèles du métal liquide intermédiaire par les 8 groupes de 5 canalisations intermédiaires 70, sont introduits dans la chambre intérieure supérieure 66b qui rassemble et dirige vers le haut le métal liquide intermédiaire, avec une perte de charge minimum, a travers l'espace annulaire formé par le collet 56b et le tuyau de descente 44, puis dans l'échangeur intermédiaire de chaleur 16. Le métal liquide intermé10 diaire s'écoule vers le haut à travers l'échangeur intermédiaire de

chaleur 16 en circulant autour des tubes 54 dans les espaces formés entre ces tubes, avant d'être évacué par la canalisation intermédiaire de sortie 46,pour être ramené à la boucle intermédiaire 20 par la canalisation de sortie 23.

De manière analogue, le métal liquide primaire est dirigé à travers l'ensemble 15 formé de la pompe à sodium primaire et de l'échangeur intermédiaire de chaleur le long du trajet indiqué et dans l'ordre déterminé par les flèches 82-1 à 82-6. Le métal liquide primaire, chauffé, est ramené du coeur 12 du réacteur pour être introduit 20 dans les tubes 54 de l'échangeur intermédiaire de chaleur 16, y cédant son énergie thermique au métal liquide intermédiaire qui s'écoule autour des tubes. Le métal liquide primaire, refroidi, sort des tubes 54 par la chambre inférieure 64 de l'échangeur intermédiaire de chaleur et revient dans la piscine du réacteur. Le métal liquide primaire venant 25 de la piscine du réacteur est introduit dans la chambre extérieure supérieure 66a et est dirigé par la chicane 87 dans les ouvertures 89a, 89b et descend à travers chaque groupe d'une pluralité de groupes de canalisations primaires 72a, 72b. Il est alors pompé, avant d'être évacué, par les sorties 81a, 81b et par la chambre extérieure inférieure 30 68a puis est introduit dans la chambre complémentaire (non représentée)

du réacteur.

On se reportera maintenant aux figures 7, 8A et 8B qui représentent en détail un deuxième exemple de réalisation de la présente invention qui est présenté sous la forme d'un ensemble 215 constitué 35 d'une pompe à sodium primaire et d'un échangeur intermédiaire de cha-

leur. Les éléments de l'ensemble 215 formé d'une pompe à sodium primaire et d'un échangeur intermédiaire de chaleur, qui sont analogues à ceux de l'ensemble 15 formé d'une pompe à sodium primaire et d'un échangeur intermédiaire de chaleur, sont identifiés par des références 5 numériques analogues mais choisies dans la série 200. Le métal liquide intermédiaire est introduit dans l'ensemble 215 formé d'une pompe à sodium primaire et d'un échangeur intermédiaire de chaleur, s'écoulant vers le bas par le tuyau intérieur de descente 245 pour être introduit dans la chambre inférieure 268 du coupleur d'écoulements. La chambre 10 268 comprend un dBme 279 de forme sphérique et une plaque d'impulsion 271 hydrostatiquement équilibrée et comportant plusieurs ouvertures comme le représente en particulier la figure 8B, afin de contenir la force et la pression, dirigées vers le bas, du métal liquide intermédiaire et pour dévier celui-ci par l'intermédiaire d'une pluralité de 15 tuyaux dirigés radialement 277a à 277e, comme le représente le mieux la figure 8B. Le d8me 279 contient la pression du métal liquide intermédiaire qui, avant de passer dans le coupleur 218 d'écoulements, est élevée par rapport à la pression du métal liquide primaire. En particulier, le d8me 279 répartit la pression du métal liquide intermédiaire 20 sur sa surface sphérique comme s'l s'agissait d'une tension supportée

par une membrane. La pression du métal liquide primaire dans la chambre 281 est inférieure à la pression de l'écoulement intermédiaire du métal liquide circulant dans la chambre 268. La plaque 271 modifie la direction de l'impulsion de l'écoulement du métal liquide intermédiaire, la 25 faisant passer d'une direction vers le bas à une direction radiale.

L'utilisation de deux structures séparées permet à chacune d'être constituée d'un métal relativement mince, réduisant donc son poids.

Le métal liquide intermédiaire s'écoule par les tuyaux 244 jusqu'à une chambre 265 dont la forme est analogue à un demi-tore, 30 lorsqu'elle est coupée dans le plan du tore. Comme le représente la

figure 7, le petit diamètre de la chambre toroldale 265 suffit pour couvrir les canalisations de générateur 270a, 270b ainsi que la canalisation de pompe 272b. Comme l'indique la flèche 284-4, le métal liquide intermédiaire sort de la chambre toroldale 265 et s'écoule vers le haut 35 dans les canalisations de générateur 270a, 270b. Comme la chambre to-

roidale 265 couvre également la canalisation de pompe 272b, on doit prévoir un écoulement par une canalisation 283 traversant la chambre toroldale 265 afin d'évacuer de la canalisation de pompe 272b le métal liquide primaire. Dans la région comprise entre les modules 269 de 5 canalisations, o les tuyaux 277 dirigent radialement le métal liquide

primaire dans la chambre toroldale 265, cette dernière est fermée par une pluralité de plaques de pression 263 relativement épaisses, comme le représentent les figures 7 et 8B. Les plaques de pression 263 renforcent la chambre 265 et l'aident à supporter la différence-de pres10 sion entre les métaux liquides de chaque côté de la chambre 265.

Le métal liquide intermédiaire sortant des canalisations de générateur'270a, 270b, passe dans une chambre supérieure 266 du coupleur d'écoulements, analogue à la chambre inférieure 268 du coupleur d'écoulements décrite ci-dessus. La chambre supérieure 266 du coupleur 15 d'écoulements comprend une chambre toroldale 285 dont le petit diamètre est choisi de telle sorte que la chambre 285 couvre les canalisations de générateur 270a, 270b afin de recevoir le métal liquide intermédiaire qui en est évacué, ainsi que la canalisation de pompe 272b. Comme l'illustrent les figures 7 et 8A, une pluralité de plaques de pression 20 261a à 261f sont disposées entre les modules 269 de canalisations afin de renforcer la chambre 285. Pour permettre au métal liquide primaire d'être évacué de la canalisation de pompe 272b, une canalisation 289 à passage direct traverse la chambre toroldale 285. Comme le représentent les figures 7 et 8A, le métal liquide intermédiaire introduit dans la 25 chambre toroldale 285 s'écoule vers l'intérieur par une pluralité de

tuyaux radiaux 287a à 287e, vers une canalisation intermédiaire 291 placée concentriquement autour du tuyau extérieur de descente 244 de manière à former un passage annulaire permettant l'écoulement du métal liquide intermédiaire vers le haut, comme l'indiquent les flèches 30 284- 7.

L'écoulement du métal liquide intermédiaire est indiqué par les flèches 284, la flèche 284-1 de départ indiquant l'écoulement du métal liquide vers le bas dans le tuyau intérieur de descente 245, puis l'entrée dans la chambre inférieure 268 du coupleur d'écoulements, qui 35 disperse le métal liquide intermédiaire dans les tuyaux radiaux 277 et

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dans la chambre toro!dale 265. Ensuite, le métal liquide intermédiaire est dirigé parallèlement dans chaque groupe de canalisations 270a, 270b vers le haut à travers les coupleurs d'écoulement puis est recueilli dans la chambre toroXdale 285. L'extrémité intérieure de chaque tuyau 5 287, qui est reliée au passage annulaire formé entre la canalisation 291 et le tuyau extérieur de descente 244, est coudée vers le haut pour former une partie régulière 275 de raccordement. Le métal liquide intermédiaire est dirigé radialement par la pluralité des tuyaux 287 avant d'être dévié vers le haut dans la canalisation 291 et dirigé en10 suite vers l'échangeur intermédiaire de chaleur 216.

Le métal liquide primaire venant de la piscine pénètre à la partie supérieure de l'ensemble 215 formé de la pompe à sodium primaire et de l'échangeur intermédiaire de chaleur, descend dans les tubes 254 de l'échangeur intermédiaire de chaleur 216 et est recuelli dans la 15 chambre 264 de cet échangeur intermédiaire de chaleur. Le métal liquide primaire recueilli est dévié par une plaque d'impulsion hydrostatiquement équilibrée, formée par une plaque annulaire supérieure 249a de l'enveloppe extérieure 249 de la pompe à sodium primaire. Cette plaque annulaire supérieure 249a comporte une pluralité de petits trous 253 20 qui permettent l'équilibrage des pressions de chaque c8té de la plaque 249a. Ainsi, la plaque 249a modifie seulement l'impulsion et ne doit jamais supporter des différences importantes de pression. La plaque 249a peut donc êtie construite sous forme d'un élément relativement mince. Le métal liquide primaire, venant directement de la piscine, pénètre dans le coupleur 218 d'écoulements par une ouverture 249b de forme annulaire ménagée dans l'enveloppe extérieure 249 de la pompe à sodium primaire, puis il s'écoule vers le haut jusque dans une chambre primaire supérieure 293. Le métal liquide primaire est introduit paral30 lêlement dans une pluralité de groupes de canalisations de pompe 272a,

272b, s'écoule vers le bas et est pompé par l'action du coupleur d'écoulements, avant d'être recueilli sous forme d'un fluide à haute pression, dans une chambre primaire inférieure 281 de forme hgmisphérique. Le métal primaire sous pression recueilli dans la chambre primaire 35 inférieure 281 est dirigé vers le coeur 12 du réacteur par une canali-

sation raccordée au fond de la chambre primaire inférieure 281. L'exemple de réalisation représenté aux figures 7, 8A et 8B illustre un nouvel agencement des chambres du coupleur d'écoulements, permettant d'utiliser des réservoirs sous pression à parois relativement minces au 5 lieu de plaques de pression lourdes et épaisses. Ce changement de matériels permet une réduction de poids pouvant aller jusqu'à un tiers du poids global. En outre, le présent exemple de réalisation n'utilise pas d'enveloppe extérieure pour la pompe à sodium primaire, de sorte que le coupleur 218 d'écoulements communique maintenant plus librement avec la 10 piscine du réacteur.

La structure et le fonctionnement d'un troisième exemple de réalisation de la présente invention, sous forme d'un ensemble 315 constitué d'une pompe à sodium primaire et d'un échangeur intermédiaire de chaleur, sont décrits en relation avec les figures 9A, 9B et 9C sur 15 lesquelles les éléments analogues à ceux de l'ensemble 15 formé d'une pompe à sodium primaire et d'un échangeur intermédiaire de chaleur, sont identifiés par des références numériques analogues mais choisies dans la série 300. On se reportera d'abord à la figure 9A. Le métal liquide intermédiaire venant de la piscine est d'abord dirigé vers le bas 20 par une canalisation d'entrée du fluide intermédiaire, formée par le tuyau intérieur de descente 345, heurtant une plaque plane 379, de sorte que le métal liquide primaire est dévié par une pluralité de canaux de liaison 381, traversant l'écoulement de retour du métal liquide intermédiaire, qui introduisent le métal liquide intermédiaire dans une 25 chambre intermédiaire 367 formé entre la plaque de support supérieure

356 et une plaque de support intermédiaire 357 disposée au- dessous.

Venant de la chambre intermédiaire supérieure 367, le métal liquide intermédiaire s'écoule parallèlement vers le bas par une pluralité de groupes de canalisations de pompe 370a, 370b. Le métal liquide intermé30 diaire est évacué par les extrémités inférieures de sortie des canalisations 370 et est recueilli dans une chambre inférieure 368, avant

d'être dirigé directement vers le haut par une canalisation intermédiaire de remontée 371 et être ramené à l'échangeur intermédiaire de chaleur 316.

Le métal liquide primaire est évacué dans la chambre infé-

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rieure 364 de l'échangeur intermédiaire de chaleur et, de là, dans la piscine du réacteur. Le métal liquide primaire est introduit dans le coupleur 318 d'écoulements à la partie inférieure de celui-ci et, en particulier, par des ouvertures prévues dans la plaque inférieure de 5 support 360, ouvertures qui sont reliées, à leur tour, aux canalisations correspondantes de pompe 372a, 372b. Le métal liquide primaire s'écoule vers le haut dans chaque groupe de canalisations de pompe 372a, 372b et est recueilli par la chambre supérieure 366 du coupleur d'écoulements, cette chambre- étant représentée plus 10 complètement à la figure 9C. Le métal liquide primaire sort de chaque groupe de canalisations de pompe 372a, 372b, s'écoule vers l'intérieur comme l'indiquent les flèches, traverse la chambre supérieure 366 du coupleur d'écoulements et une première pluralité de canaux à passage direct 383 croisant la canalisation intermédiaire de remontée 371, 15 déversant le métal liquide primaire dans une canalisation intermédiaire 377 de sortie de fluide qui dirige vers le bas le métal liquide primaire à ramener au coeur 12 du réacteur. Ce troisième exemple de réalisation de l'ensemble 315 formé d'une pompe à sodium primaire et d'un échangeur intermédiaire de chaleur, représenté en particulier à la 20 figure 9A, permet d'introduire le métal liquide primaire et de l'évacuer du coupleur 318 d'écoulements au même niveau, c'est-à-dire à

sa partie inférieure, placé fort bas dans la piscine du réacteur.

La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire 25 susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme

de l'art.

Claims (33)

REVENDICATIONS

1. Ensemble pompe - échangeur de chaleur (15) prévu pour transmettre l'énergie thermique d'un premier fluide électriquement conducteur, chauffé, à un deuxième fluide électriquement conducteur, pompé, 5 et pour transmettre l'énergie interne de ce deuxième fluide électriquement conducteur, pompé, au premier fluide électriquement conducteur, cet ensemble prévu pour être mis en place à l'intérieur d'une piscine du premier fluide électriquement conducteur étant caractérisé en ce qu'il comprend: a) un échangeur de chaleur (16) comprenant un moyen pour former une première cavité (48) de forme annulaire afin de recevoir un écoulement du deuxième fluide électriquement conducteur et une pluralité de tubes (54) placés à l'intérieur de cette cavité, de sorte que le deuxième fluide électriquement conducteur est chauffé dans la cavité, chacun de 15 ces tubes comportant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie, les extrémités d'entrée étant placées à la partie supérieure de l'échangeur de chaleur pour recevoir de la pis:ine un écoulement du premier fluide électriquement conducteur, les extrémités de sortie étant placées à la partie inférieure du moyen formant la cavité et indépendantes de ce20 dernier afin d'évacuer directement dans la piscine le premier fluide électriquement conducteur; b) une pompe (18) placée au- dessous de l'échangeur de chaleur et constituée d'une pluralité de coupleurs (69) d'écoulements disposés en cercle, chaque coupleur d'écoulements comprenant une canalisation (72) de pompe pour recevoir le premier fluide électriquement conducteur et 25 une canalisation (70) de générateur pour recevoir le deuxième fluide électriquement conducteur, chacune de ces canalisations de pompe et de générateur comportant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie; c) un moyen (45) pour introduire le liquide secondaire à une ex30 trémité de l'ensemble (15) de pompe pour le pomper à travers cet ensemble (15); d) un moyen (68) pour recevoir ce fluide secondaire et le diriger vers les canalisations de générateur des coupleurs d'écoulements afin de pomper ce fluide secondaire à travers cet ensemble (15); et e) des moyens (66a, 66b) pour transférer le fluide secondaire dans les canalisations de générateur et le fluide primaire dans les canalisations de pompe à travers l'ensemble de pompe suivant des écoulements

parallèles et en sens inverse.

2. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'introduction est un tuyau (45) 10 disposé au centre de la cavité de forme annulaire et à l'intérieur du cercle des coupleurs d'écoulements afin de recevoir le deuxième fluide

électriquement conducteur.

3. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de réception comprend une pre15 mière chambre (68b) disposée au-dessous de la pompe, communiquant avec le tuyau disposé au centre pour recevoir le deuxième fluide électriquement conducteur et communiquant avec chacune des canalisations de générateur des coupleurs d'écoulements afin de diriger ce deuxième

fluide électriquement conducteur, pompé, vers le haut dans ces canalisa20 tions de générateur.

4. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de transfert comprennent des moyens pour former une deuxième cavité disposée au-dessus de la pompe et contigue à celle-ci et comprenant une chicane (87) pour diviser cette 25 deuxième cavité en une deuxième chambre (66a) et en une troisième chambre (66b), cette deuxième chambre étant placée pour communiquer avec les canalisations de pompe afin de diriger parallè.lement le premier fluide électriquement conducteur dans ces canalisations, la troisième

chambre étant placée pour communiquer avec les canalisations de géné30 rateur afin de recevoir parallèlement et rassembler le deuxième fluide électriquement conducteur qui en sort.

5. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendica-

tion 4, caractérisé en ce que la troisieme chambre est placée de manière à communiquer librement avec la piscine du premier fluide

électriquement conducteur.

6. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendica5 tion 4, caractérisé en ce que la deuxième cavité comprend une premiere et une deuxième plaques annulaires (56, 58) entre lesquelles est placée

la chicane.

7. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un collet annulaire (56b) dis10 posé autour du tuyau pour former entre la troisième chambre et la premiere cavité un passage réservé à l'écoulement du deuxième fluide électriquement conduc teur vers la première cavité, et un espace communiquant avec les extrémités de sortie des tubes et débouchant dans la piscine pour amener directement dans la piscine le premier fluide électri15 quement conducteur.

8. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la deuxième plaque annulaire comprend une pluralité de groupes de premières et de deuxièmes ouvertures, ces premières et deuxièmes ouvertures étant reliées respectivement aux 20 canalisations de pompe et aux canalisations de générateur, la chicane comprenant un moyen séparateur placé entre les premières et les deuxiemes ouvertures de chacun -de la pluralité de ces groupes afin de former une entrée pour l'écoulement du premier fluide électriquement conducteur dans sa canalisation de pompe correspondante en passant par 25 la première ouverture, et une sortie pour évacuer le deuxième fluide

électriquement conducteur de sa canalisation de générateur et pour l'introduire dans la troisième chambre par sa deuxième ouverture.

9. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une troisième et une quatrième 30 plaques (60, 62) placées au-dessous de la pompe afin de former entre elles une troisième cavité, et une deuxième chicane (65) placée entre cette troisième et cette quatrième plaques afin de former la premiere

chambre et une quatrième chambre (68a).

10. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 9, caractérisé en ce que cette quatrième chambre (68a) est placée 5 de manière à communiquer avec les canalisations de pompe afin de recevoir de ces dernières le premier fluide électriquement conducteur, et s'ouvre dans la piscine pour déverser dans celle-ci ce premier fluide

électriquement conducteur.

11. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendica10 tion 10, caractérisé en ce que la troisieme plaque de support (62) comprend une pluralité de groupes de troisièmes et de quatrièmes ouvertures la traversant et communiquant respectivement avec les canalisations de pompe et de générateur, la deuxième chicane (65) comprenant un moyen séparateur placé entre les troisièmes et les quatrièmes ouver15 tures de chacun de ces groupes afin de former une entrée pour l'écoulement du deuxieme matériau électriquement conducteur de la première chambre dans sa canalisation de générateur en passant par sa quatrième

ouverture, et une sortie pour évacuer le premier matériau électriquement conducteur de- sa canalisation de pompe par sa troisième ouverture 20 et pour l'introduire dans la piscine par la quatrième chambre.

12. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de réception comprend une première chambre disposée au-dessous de la pompe et communiquant avec le tuyau disposé au centre pour en recevoir le deuxième fluide électri25 quement conducteur; et une chambre (265) de forme annulaire disposée autour de cette première chambre et communiquant avec les extrémités d'entrée des canalisations de générateur de chacun de la pluralité de

coupleurs d'écoulements.

13. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendica30 tion 1, caractérisé en ce que les moyens de transfert comprennent une pluralité de tuyaux (277) placés entre la première chambre et la chambre de forme annulaire et communiquent avec chacune d'elles, de sorte qu'un écoulement du deuxième matériau électriquement conducteur est dirigé dans les canalisations de générateur en passant par cette première chambre, par la pluralité de tuyaux et par la chambre de forme annulaire.

14. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 12, caractérisé en ce que la première chambre comprend une plaque (271) d'équilibrage de la pression, disposée pour intercepter

l'écoulement du deuxième fluide électriquement conducteur, de sorte 10 que la direction de son impulsion est modifiée.

15. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 14, caractérisé en ce que la première chambre comprend en outre un dome (279) de forme sphérique, disposé pour intercepter l'écoulement du deuxième fluide électriquement conducteur, la plaque d'équi15 librage de la pression étant placée entre l'extrémité inférieure du tuyau

et le dôme.

16.,Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 15, caractérisé en ce que la plaque d'équilibrage de la pression comporte une pluralité d'ouvertures à travers cette plaque pour per20 mettre la communication du deuxième fluide électriquement conducteur

présent au-dessus et au-dessous de cette plaque d'équilibrage de la.

pression.

17. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième chambre (285) 25 de forme annulaire disposée de manière à communiquer avec chacune des extrémités de sortie des canalisations de générateur des coupleurs d'écoulements.

18. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième canalisation in30 termédiaire (291) placée concentriquement autour de la première canalisation mentionnée, et une deuxième pluralité de tuyaux (287), chacun de cette deuxième pluralité de tuyaux étant placé entre cette deuxième

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canalisation intermédiaire et la deuxième chambre de forme annulaire et communiquant avec chacune d'elles, de sorte que les écoulements du deuxième fluide électriquement conducteur venant des canalisations de

générateur sont recueillis dans la deuxième chambre de forme annulai5 re et évacués en passant par la deuxième pluralité de tuyaux et la deuxième canalisation intermédiaire.

19. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (249) dirigeant l'écoulement permettant de ménager une ouverture vers la piscine et

de former un premier écoulement du premier fluide électriquement conducteur allant de cette ouverture aux extrémités d'entrée des canalisations de pompe.

20. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 19, caractérisé en ce que ce moyen dirigeant l'écoulement se pro15 longe autour du coupleur d'écoulements et ménage l'ouverture (249b) à

la partie inférieure du coupleur d'écoulements.

21. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 19, caractérisé en ce que ce moyen dirigeant l'écoulement est disposé en face des extrémités de sortie des tubes et présente une première 20 surface (249a - face supérieure) destinée à intercepter et à renvoyer un deuxième écoulement du premier fluide électriquement conducteur venant des extrémités de sortie des tubes, ce moyen dirigeant l'écoulement présentant une deuxième surface (249a - face inférieure) disposée pour recevoir le premier écoulement du premier fluide électriquement conduc25 teur et pour le diriger dans les extrémités d'entrée des canalisations de pompe de la pluralité de coupleurs d'écoulements, ce premier et ce deuxiême écoulements équilibrant hydrostatiquement le moyen dirigeant l'écoulement.

22. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendica30 tion 17, caractérisé en ce que la deuxième chambre (285) de forme annulaire couvre également des extrémités sélectionnées d'entrée des canalisations de pompe; en ce qu'un moyen est prévu pour former un écoule-

ment du premier matériau électriquement conducteur et pour le diriger vers la deuxième chambre de forme annulaire; et en ce que des canalisations (289) à passage direct sont placées de manière à communiquer avec les canalisations sélectionnées de pompe et se prolongent à travers la deuxième chambre (285) de forme annulaire pour permettre l'introduction de l'écoulement du premier matériau électriquement conducteur dans les canalisations sélectionnées de pompe par l'intermédiaire de ces

canalisations à passage direct.

23. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendica10 tion 12, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour former une deuxième chambre (281) disposée au-dessous du coupleur d'écoulements et dimensionnée de manière à communiquer avec les canalisations de

pompe des coupleurs d'écoulements disposés en cercle afin de recueillir les écoulements du premier fluide électriquement conducteur venant des 15 extrémités de sortie des canalisations de pompe et d'évacuer ces écou'lements.

24. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 23, caractérisé en ce que la chambre (265) de forme annulaire couvre des canalisations sélectionnées de pompe et comprend des canalisa20 tions (283) à passage direct reliées aux canalisations sélectionnées de pompe et traversant cette deuxième chambre pour évacuer le premier

matériau électriquement conducteur.

25. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 23, caractérisé en ce que la deuxième chambre (281) a une forme hémisphérique et en ce qu'une canalisation est raccordée au fond de cette

deuxième chambre pour en évacuer le premier fluide électriquement conducteur.

26. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'introduction comprend une pre30 mitre canalisation (365) disposée au centre de la cavité de forme annulaire et du cercle constitué par les coupleurs d'écoulements afin de recueillir le deuxième fluide électriquement conducteur.

27. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'introduction est une première canalisation (365) disposée au centre de la cavité de forme annulaire et du cercle constitué par les coupleurs d'écoulements afin de recueillir le deuxième fluide électriquement conducteur.

28. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de réception est une première chambre (367) disposée au-dessus de la pompe, en communication avec la première canalisation pour recevoir le deuxième fluide électriquement 10 conducteur et en communication avec chacune des canalisations de générateur des coupleurs d'écoulements afin de diriger ce deuxième fluide électriquement conducteur, pompé, dans les entrées et vers le bas par

les canalisations de générateur.

29. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendica15 tion 1, caractérisé en ce que les moyens de transfert comprennent une deuxième chambre (368) disposée au-dessous de la pompe, en communication avec chacune des canalisations de générateur pour recueillir le deuxième fluide électriquement conducteur évacué par les sorties de chacune des canalisations de générateur; et une deuxième canalisation (371) 20 disposée en communication avec la deuxième chambre et concentriquement à la première canalisation afin de former entre elles un passage pour évacuer vers le haut le long de ce passage le deuxième matériau

électriquement conducteur venant de la deuxième chambre.

30. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendica25 tion 1, caractérisé en ce que les sorties des canalisations de pompe sont placées à la partie inférieure du coupleur d'écoulements et en communication avec la piscine pour recevoir un écoulement ascendant du premier

fluide électriquement conducteur à travers les canalisations, et en ce qu'une troisième chambre (366) est disposée à la partie supérieure du 30 coupleur d'écoulements et en communication avec les sorties des canalisations de pompe pour recueillir le premier fluide électriquement conducteur qui est évacué par ces sorties.

31. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 30, caractérisé en ce qu'il comprend une troisième canalisation (377) disposée au centre du cercle formé par les coupleurs d'écoulements

et en communication avec la troisième chambre pour évacuer par cette 5 troisième canalisation un écoulement du premier fluide électriquement conducteur venant de la troisième chambre.

32. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 29, caractérisé en ce qu'il comprend une première pluralité de canaux (381) à passage direct placés entre la première chambre et la pre10 mière canalisation et communiquant avec chacune d'elles, et disposés à

travers la passage.

33. Ensemble pompe - échangeur de chaleur suivant la revendication 32, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième pluralité de canaux (383) à passage direct placés entre la troisième chambre et la troi15 sieme canalisation et communiquant avec chacune d'elles afin d'évacuer

le premier fluide électriquement conducteur de cette troisième chambre par l'intermédiaire de cette deuxième pluralité de canaux à passage direct et de cette troisième canalisation.