[go: up one dir, main page]

FR3150630A1 - NUCLEAR REACTOR WITH CONVECTIVE EXCHANGER - Google Patents

NUCLEAR REACTOR WITH CONVECTIVE EXCHANGER Download PDF

Info

Publication number
FR3150630A1
FR3150630A1 FR2306983A FR2306983A FR3150630A1 FR 3150630 A1 FR3150630 A1 FR 3150630A1 FR 2306983 A FR2306983 A FR 2306983A FR 2306983 A FR2306983 A FR 2306983A FR 3150630 A1 FR3150630 A1 FR 3150630A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
exchanger
heat transfer
core
transfer fluid
vessel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2306983A
Other languages
French (fr)
Inventor
Alain Vallee
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Calogena
Original Assignee
Calogena
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Calogena filed Critical Calogena
Priority to FR2306983A priority Critical patent/FR3150630A1/en
Priority to PCT/FR2024/050819 priority patent/WO2025003598A1/en
Publication of FR3150630A1 publication Critical patent/FR3150630A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/18Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00Reactor types
    • G21C1/32Integral reactors, i.e. reactors wherein parts functionally associated with the reactor but not essential to the reaction, e.g. heat exchangers, are disposed inside the enclosure with the core
    • G21C1/322Integral reactors, i.e. reactors wherein parts functionally associated with the reactor but not essential to the reaction, e.g. heat exchangers, are disposed inside the enclosure with the core wherein the heat exchanger is disposed above the core
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/24Promoting flow of the coolant
    • G21C15/26Promoting flow of the coolant by convection, e.g. using chimneys, using divergent channels
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21DNUCLEAR POWER PLANT
    • G21D3/00Control of nuclear power plant
    • G21D3/04Safety arrangements
    • G21D3/06Safety arrangements responsive to faults within the plant
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21DNUCLEAR POWER PLANT
    • G21D9/00Arrangements to provide heat for purposes other than conversion into power, e.g. for heating buildings
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/02Details
    • G21C13/022Ventilating arrangements
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/10Means for preventing contamination in the event of leakage, e.g. double wall
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • G21C19/30Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
    • G21C19/303Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for gases
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

Réacteur nucléaire pourvu d’un cœur nucléaire (6), disposé sur un support (6a) dans un fond d’une cuve cylindrique (9) orientée selon un axe vertical, remplie d’un liquide caloporteur notamment de l’eau sous un dôme supérieur de la cuve, comportant un échangeur primaire (91) annulaire entourant une cheminée (9a) d’installation et d’extraction dudit cœur, ledit échangeur débutant au-dessus dudit cœur, s’étendant le long de la paroi cylindrique de la cuve sous ledit dôme, et comportant un circuit primaire constitué par le liquide caloporteur circulant dans le cœur et dans ledit échangeur primaire par convexion, pour lequel une première partie de la paroi cylindrique (94) de ladite cuve (9) est entourée par une première enveloppe annulaire (1a) formant un plenum froid (83) mis en communication avec une entrée (91a) d’un circuit secondaire dudit échangeur (91) en partie basse dudit échangeur et s’étendant depuis le bas de la cuve jusque sous une sortie (91b) de l’échangeur primaire, en ce qu’une seconde partie de ladite paroi cylindrique est entourée par une seconde enveloppe annulaire (1b), au-dessus de ladite première enveloppe annulaire (1a), formant un plenum chaud mis en communication avec la sortie (91b) dudit circuit secondaire dudit échangeur (91) en partie haute dudit échangeur, un circuit intermédiaire d’extraction de chaleur comportant une première tubulure (81), d’arrivée de liquide caloporteur froid, débouchant en partie supérieure de ladite première enveloppe (1a) tandis qu’une deuxième tubulure de départ de liquide caloporteur chaud sort en partie supérieure de ladite seconde enveloppe (1b). Figure 2 Nuclear reactor provided with a nuclear core (6), arranged on a support (6a) in a bottom of a cylindrical vessel (9) oriented along a vertical axis, filled with a heat transfer fluid, in particular water, under an upper dome of the vessel, comprising an annular primary exchanger (91) surrounding a chimney (9a) for installing and extracting said core, said exchanger starting above said core, extending along the cylindrical wall of the vessel under said dome, and comprising a primary circuit constituted by the heat transfer fluid circulating in the core and in said primary exchanger by convection, for which a first part of the cylindrical wall (94) of said vessel (9) is surrounded by a first annular casing (1a) forming a cold plenum (83) placed in communication with an inlet (91a) of a secondary circuit of said exchanger (91) in the lower part of said exchanger and extending from the bottom of the vessel to under an outlet (91b) of the primary exchanger, in that a second part of said cylindrical wall is surrounded by a second annular casing (1b), above said first annular casing (1a), forming a hot plenum placed in communication with the outlet (91b) of said secondary circuit of said exchanger (91) in the upper part of said exchanger, an intermediate heat extraction circuit comprising a first pipe (81), for the arrival of cold heat transfer liquid, opening into the upper part of said first casing (1a) while a second pipe for the departure of hot heat transfer liquid exits in the upper part of said second casing (1b). Figure 2

Description

REACTEUR NUCLEAIRE AVEC ECHANGEUR CONVECTIFNUCLEAR REACTOR WITH CONVECTOR HEAT EXCHANGER

La présente divulgation relève du domaine des réacteurs nucléaires et notamment des réacteurs nucléaires de faible puissance et destinés à un usage de générateur de chaleur pour réseau de chauffage.This disclosure relates to the field of nuclear reactors and in particular to low-power nuclear reactors intended for use as heat generators for heating networks.

La lutte contre le réchauffement climatique conduit à réduire l’empreinte carbone de tous les secteurs énergétiques. L’habitat fait partie de ceux-ci, et est aujourd’hui encore très dépendant des énergies fossiles. Des politiques publiques très incitatives pour s’orienter vers des solutions décarbonées se mettent en place dans l’ensemble de l’Europe.The fight against climate change is leading to a reduction in the carbon footprint of all energy sectors. Housing is one of these sectors and remains heavily dependent on fossil fuels. Strong public policies are being implemented across Europe to encourage the transition to low-carbon solutions.

Le chauffage urbain, très développé dans les contrées du nord et de l’est européen, voit une croissance importante mais reste très dépendant des combustibles fossiles, et particulièrement du gaz et du charbon. Ce dernier est notamment un fort contributeur à la pollution des zones très urbanisées. Des solutions, comme la géothermie, existent, mais peuvent difficilement être déployées à grande échelle. La voie principalement envisagée est l’usage de la biomasse, mais cette ressource, limitée, est convoitée par plusieurs secteurs énergétiques, comme l’aéronautique, et fera inéluctablement l’objet de fortes tensions sur les prix de la matière première combustible.District heating, highly developed in northern and eastern Europe, is experiencing significant growth but remains heavily reliant on fossil fuels, particularly gas and coal. Coal, in particular, is a major contributor to pollution in densely populated urban areas. Solutions such as geothermal energy exist, but large-scale deployment is difficult. The primary approach being considered is the use of biomass, but this limited resource is coveted by several energy sectors, such as aerospace, and will inevitably lead to significant price pressures on the raw material.

L’énergie nucléaire, qu’un certain nombre de pays, dont la France, a retenu comme moyen de maitriser ses émissions de carbone dans la production électrique, peut être envisagée comme solution potentielle dans le domaine du chauffage urbain.Nuclear energy, which a number of countries, including France, have adopted as a means of controlling their carbon emissions in electricity production, can be considered as a potential solution in the field of district heating.

Selon l’Agence Internationale pour l’Energie Atomique, une quarantaine de réacteurs nucléaires dans le monde cogénèrent actuellement de l’électricité et de la chaleur destinée à l’habitat. De nombreux projets sont actuellement en développement pour utiliser la chaleur « fatale » des réacteurs nucléaires dans le chauffage urbain, notamment pour la nouvelle génération de petits réacteurs (SMR) en cours de gestation.According to the International Atomic Energy Agency, around forty nuclear reactors worldwide currently co-generate electricity and heat for residential use. Numerous projects are currently under development to utilize the waste heat from nuclear reactors for district heating, particularly for the new generation of small modular reactors (SMRs) currently being developed.

Cependant, le couplage des contraintes liées à la production électrique et la production de chaleur ne facilite pas la mise en place de solutions duales optimales.However, the coupling of constraints related to electricity production and heat production does not facilitate the implementation of optimal dual solutions.

Des réacteurs nucléaires purement dédiés au chauffage urbain ont été développés dans le passé, mais aucun n’a vu de réalisation concrète à ce jour.Nuclear reactors purely dedicated to district heating have been developed in the past, but none have seen concrete realization to date.

On peut citer par exemple le réacteur Thermos, du Commissariat à l’Energie Atomique français (CEA), conçu pendant les années 1970. Toutefois, outre les problèmes d’acceptation de cette technologie, la puissance du réacteur, 100 MW, s’est avérée surdimensionnée par rapport aux capacités des réseaux de chaleur locaux et la pertinence économique d’une telle réalisation est apparue peu convaincante face à la construction d’une centrale à charbon.One example is the Thermos reactor, from the French Atomic Energy Commission (CEA), designed during the 1970s. However, in addition to the problems of acceptance of this technology, the power of the reactor, 100 MW, proved to be oversized compared to the capacities of local heat networks and the economic relevance of such a project appeared unconvincing compared to the construction of a coal-fired power plant.

Un réacteur de petites dimensions est par ailleurs décrit dans les documents WO2022/106756 A1.A small-sized reactor is also described in documents WO2022/106756 A1.

La question de la sécurité d’un réacteur pour chauffage urbain impose de gérer des situations de refroidissement d’urgence en cas de défaut sur l’installation et notamment dans le cas d’arrêt de pompes de circulation du liquide de refroidissement d’un circuit secondaire.The issue of the safety of a district heating reactor requires managing emergency cooling situations in the event of a fault in the installation and in particular in the case of a shutdown of the cooling fluid circulation pumps of a secondary circuit.

Le document FR2 314 560 A1 décrit un réacteur nucléaire pour un réseau de chauffage urbain comportant des tubes dites obturateurs remplaçant des soupapes, le circuit de refroidissement primaire étant constamment en communication ouverte avec un bassin de refroidissement par un orifice d'échappement et un orifice d'admission dans les parois limites du circuit de refroidissement primaire, l'orifice d'échappement au moins étant muni d'un organe de connexion prévu à cet effet, sous la forme d'un tube obturateur à gaz.Document FR2 314 560 A1 describes a nuclear reactor for a district heating network comprising so-called obturator tubes replacing valves, the primary cooling circuit being constantly in open communication with a cooling basin by an exhaust port and an inlet port in the boundary walls of the primary cooling circuit, the exhaust port at least being fitted with a connection device provided for this purpose, in the form of a gas obturator tube.

Le document US 4,363,780 concerne un réacteur générateur de vapeur qui comporte des soupapes permettant en cas de surchauffe d’évacuer de la vapeur et de faire entrer de l’eau d’une piscine dans le conteneur du cœur du réacteur.US document 4,363,780 relates to a steam-generating reactor which has valves that allow steam to be released and water from a pool to be introduced into the reactor core container in the event of overheating.

Problème techniqueTechnical problem

Il est souhaitable de réaliser des réacteurs de faible puissance et donc d’améliorer leur rendement tout en réalisant un dispositif de sécurité passif adapté à refroidir le cœur du réacteur en cas de panne d’un circuit actif de récupération de chaleur dudit cœur.It is desirable to build low-power reactors and therefore improve their efficiency while implementing a passive safety device adapted to cool the reactor core in the event of a failure of an active heat recovery circuit of said core.

Au vu de cette situation la présente divulgation propose plusieurs améliorations pour une installation de réacteur nucléaire adaptée au chauffage urbain.In view of this situation, the present disclosure proposes several improvements for a nuclear reactor installation adapted to district heating.

La présente divulgation concerne notamment un réacteur comportant un échangeur convectif dans la cuve du réacteur permettant de transmettre de la chaleur à un circuit intermédiaire perfectionné et comportant des équipements conçus pour que le liquide caloporteur, par exemple constitué par de l’eau, contenu dans la piscine puisse naturellement refroidir le réacteur sans aucune intervention d’un opérateur, une solution de refroidissement permettant de couvrir tous ses états de fonctionnement, normaux ou accidentels. Ce réacteur ne nécessitera donc aucune intervention humaine pour garantir la sûreté pendant une période étendue, typiquement d’au moins une semaine, et ne fait appel à aucune source électrique pour assurer le refroidissement du cœur.This disclosure relates in particular to a reactor incorporating a convective heat exchanger in the reactor vessel, which transfers heat to an advanced intermediate circuit. This circuit is equipped to allow the coolant, such as water, contained in the pool to naturally cool the reactor without any operator intervention. This cooling solution covers all operating states, both normal and accidental. Therefore, this reactor will require no human intervention to ensure safety for an extended period, typically at least one week, and does not rely on any electrical source for core cooling.

La présente invention concerne en particulier un réacteur nucléaire comportant une cuve munie d’un cœur nucléaire et d’un échangeur primaire convectif de transfert de chaleur vers un circuit intermédiaire comportant au moins une enveloppe annulaire autour d’une partie de paroi cylindrique de la cuve.The present invention relates in particular to a nuclear reactor comprising a vessel equipped with a nuclear core and a primary convective heat transfer exchanger to an intermediate circuit comprising at least one annular jacket around a portion of the cylindrical wall of the vessel.

Plus précisément la présente divulgation propose un réacteur nucléaire pourvu d’un cœur nucléaire, disposé sur un support dans un fond d’une cuve cylindrique orientée selon un axe vertical, remplie d’un liquide caloporteur notamment de l’eau sous un dôme supérieur de la cuve, comportant un échangeur primaire annulaire entourant une cheminée d’installation et d’extraction dudit cœur, ledit échangeur débutant au-dessus dudit cœur, s’étendant le long de la paroi cylindrique de la cuve sous ledit dôme, et comportant un circuit primaire constitué par le liquide caloporteur circulant dans le cœur et dans ledit échangeur primaire par convexion, pour lequel une première partie de la paroi cylindrique de ladite cuve st entourée par une première enveloppe annulaire formant un plenum froid mis en communication avec une entrée d’un circuit secondaire dudit échangeur en partie basse dudit échangeur et s’étendant depuis le bas de la cuve jusque sous une sortie de l’échangeur primaire, en ce qu’une seconde partie de ladite paroi cylindrique est entourée par une seconde enveloppe annulaire, au-dessus de ladite première enveloppe annulaire, formant un plenum chaud mis en communication avec la sortie dudit circuit secondaire dudit échangeur en partie haute dudit échangeur, un circuit intermédiaire d’extraction de chaleur comportant une première tubulure, d’arrivée de liquide caloporteur froid, débouchant en partie supérieure de ladite première enveloppe tandis qu’une deuxième tubulure de départ de liquide caloporteur chaud sort en partie supérieure de ladite seconde enveloppe.More specifically, this disclosure proposes a nuclear reactor equipped with a nuclear core, disposed on a support in the bottom of a cylindrical vessel oriented along a vertical axis, filled with a heat transfer fluid, in particular water, under an upper dome of the vessel, comprising an annular primary heat exchanger surrounding an installation and extraction stack for said core, said heat exchanger originating above said core, extending along the cylindrical wall of the vessel under said dome, and comprising a primary circuit consisting of the heat transfer fluid circulating in the core and in said primary heat exchanger by convection, for which a first part of the cylindrical wall of said vessel is surrounded by a first annular shell forming a cold plenum connected to an inlet of a secondary circuit of said heat exchanger in the lower part of said heat exchanger and extending from the bottom of the vessel to below an outlet of the primary heat exchanger, in that a second part of said cylindrical wall is surrounded by a second annular shell, above said first annular shell, forming a hot plenum communication with the outlet of said secondary circuit of said exchanger in the upper part of said exchanger, an intermediate heat extraction circuit comprising a first tube, for the inlet of cold heat transfer fluid, opening into the upper part of said first jacket while a second tube for the outlet of hot heat transfer fluid exits into the upper part of said second jacket.

L’usage des enveloppes formant plenum chaud et froid accroît le rendement du transfert de chaleur de l’échangeur primaire vers le circuit intermédiaire en récupérant une partie de la chaleur de la paroi de la cuve.The use of jackets forming hot and cold plenums increases the efficiency of heat transfer from the primary exchanger to the intermediate circuit by recovering some of the heat from the tank wall.

Avantageusement le dôme supérieur de la cuve est rempli d’un gaz chimiquement neutre tel que de l’azote de régulation de pression dans la cuve.Advantageously, the upper dome of the tank is filled with a chemically neutral gas such as nitrogen to regulate pressure in the tank.

La cuve est préférablement disposée dans un puits ménagé dans le fond d’une piscine remplie du même liquide caloporteur que le circuit intermédiaire, ladite première enveloppe et ladite seconde enveloppe étant entourées par le liquide caloporteur contenu dans la piscine.The tank is preferably placed in a well made in the bottom of a pool filled with the same heat transfer fluid as the intermediate circuit, said first jacket and said second jacket being surrounded by the heat transfer fluid contained in the pool.

Selon un mode de réalisation avantageux, la première enveloppe comporte une première ouverture de mise en communication dudit plenum froid dans la première enveloppe avec la piscine, ladite première ouverture étant maintenue fermée par un premier clapet gravitaire repoussé sous l’action d’un premier flux dudit liquide caloporteur entre la première tubulure, d’arrivée de liquide caloporteur froid d’un circuit intermédiaire et la deuxième tubulure de départ de liquide caloporteur chaud dudit circuit intermédiaire, ladite première ouverture s’ouvrant sous l’action du premier clapet gravitaire en l’absence dudit premier flux en sorte de laisser passer du liquide caloporteur entre la première enveloppe et la piscine.According to an advantageous embodiment, the first envelope includes a first opening for communication of said cold plenum in the first envelope with the pool, said first opening being kept closed by a first gravity valve pushed back under the action of a first flow of said heat transfer fluid between the first pipe, supplying cold heat transfer fluid from an intermediate circuit and the second pipe supplying hot heat transfer fluid from said intermediate circuit, said first opening opening under the action of the first gravity valve in the absence of said first flow so as to allow heat transfer fluid to pass between the first envelope and the pool.

Ledit premier clapet gravitaire peut comporter une masse calibrée en fonction dudit premier flux pour refermer la première ouverture à partir d’une valeur de premier flux donnée. Ceci rend le fonctionnement du clapet totalement passif et lié à la présence ou non du flux attendu.The first gravity valve may include a mass calibrated according to the first flow to close the first opening once a given first flow value is reached. This makes the valve's operation entirely passive and dependent on the presence or absence of the expected flow.

La deuxième enveloppe peut avantageusement comporter une seconde ouverture de mise en communication dudit plenum chaud avec la piscine, ladite seconde ouverture étant maintenue fermée par un deuxième clapet gravitaire en présence dudit premier flux ressortant du réacteur par une deuxième tubulure, ladite deuxième ouverture s’ouvrant sous l’action du deuxième clapet gravitaire en l’absence dudit premier flux en sorte de laisser passer du liquide caloporteur entre la deuxième enveloppe et la piscine. Comme le premier clapet, le second clapet est passif et seule la présence ou l’absence du premier flux en change la position.The second jacket may advantageously include a second opening for connecting the hot plenum to the pool. This second opening is held closed by a second gravity valve when the first flow exits the reactor through a second pipe. In the absence of the first flow, this second opening opens under the action of the second gravity valve, allowing heat transfer fluid to pass between the second jacket and the pool. Like the first valve, the second valve is passive, and its position is changed only by the presence or absence of the first flow.

Ledit deuxième clapet gravitaire peut comporter une masse calibrée en fonction dudit premier flux pour fermer la seconde ouverture à partir d’une valeur de premier flux donnée.Said second gravity valve may include a mass calibrated according to said first flux to close the second opening from a given first flux value.

Le volume de la piscine est préférablement dimensionné de sorte à garantir un refroidissement passif d’une puissance résiduelle du cœur en l’absence d’autre moyen de refroidissement et maintenir le liquide caloporteur du circuit primaire au-dessous d’une température fixée pendant une durée déterminée. La température peut être définie comme la température d’ébullition de l’eau de la piscine ou une température inférieure et la durée peut être une durée habituelle dans le domaine pour permettre une intervention de dépannage à savoir environ une semaine.The pool volume is preferably sized to ensure passive cooling of the core's residual power in the absence of any other cooling method, and to maintain the primary circuit's heat transfer fluid below a set temperature for a predetermined period. This temperature can be defined as the boiling point of the pool water or a lower temperature, and the duration can be a standard period in the industry to allow for troubleshooting, namely approximately one week.

Plus particulièrement, la première tubulure et la deuxième tubulure sont parties du circuit intermédiaire comportant un échangeur intermédiaire et au moins une pompe. L’échangeur intermédiaire peut notamment distribuer la chaleur du circuit intermédiaire à un réseau de distribution primaire de chauffage urbain alimentant des premiers bâtiments et des sous stations alimentant en chaleur des seconds bâtiment.More specifically, the first and second pipes originate from the intermediate circuit, which includes an intermediate heat exchanger and at least one pump. The intermediate heat exchanger can distribute heat from the intermediate circuit to a primary district heating distribution network supplying first buildings and substations that supply heat to second buildings.

D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après d’exemples de réalisation non limitatifs, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :Other features, details and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description of non-limiting embodiments, and from the analysis of the accompanying drawings, in which:

FIG. 1est une vue schématique en coupe transversale d’une installation nucléaire de la présente divulgation ; FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a nuclear facility of the present disclosure;

FIG. 2est une vue en coupe d’un puits et d’un exemple de réacteur dans sa cuve; FIG. 2 is a cross-sectional view of a well and an example of a reactor in its vessel;

FIG. 3est une variante du réacteur de laFIG. 2; FIG. 3 is a variant of the reactor of the FIG. 2 ;

FIG. 4,FIG. 4montrent un clapet gravitaire d’entrée selon deux positions; FIG. 4 , FIG. 4 show a gravity inlet valve in two positions;

FIG. 5,FIG. 5montrent un clapet gravitaire de sortie selon deux positions; FIG. 5 , FIG. 5 show a gravity outlet valve in two positions;

FIG. 6est une vue de dessus d’un cœur de réacteur dans un panier; FIG. 6 is a top view of a reactor core in a basket;

FIG. 7est une vue de côté en coupe d’une partie basse de réacteur; FIG. 7 is a side view in cross-section of a lower part of a reactor;

FIG. 8est une vue de dessus d’une plaque intermédiaire d’un panier support de cœur nucléaire; FIG. 8 is a top view of an intermediate plate of a nuclear core support basket;

FIG. 8est une vue de dessus d’une plaque supérieure d’un panier support de cœur nucléaire; FIG. 8 is a top view of the upper plate of a nuclear core support basket;

FIG. 8est une vue de dessus d’une plaque inférieure d’un panier support de cœur nucléaire; FIG. 8 is a top view of a lower plate of a nuclear core support basket;

FIG. 9montre un cœur nucléaire dans un panier en vue de côté; FIG. 9 shows a nuclear core in a basket in side view;

FIG. 10montre une vue de dessus de pièces d’un bâtiment d’installation nucléaire de la présente divulgation; FIG. 10 shows a top view of parts of a nuclear facility building of this disclosure;

FIG. 11montre un schéma d’un réseau de chauffage urbain comportant une installation nucléaire de la présente divulgation. FIG. 11 shows a diagram of a district heating network including a nuclear facility of this disclosure.

Description de modes de réalisationDescription of implementation methods

Les dessins et la description ci-après contiennent des éléments pouvant non seulement servir à mieux faire comprendre la présente invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.The drawings and description below contain elements that can not only help to better understand the present invention, but also contribute to its definition, if necessary.

LaFIG. 1est une vue schématique d’une installation nucléaire comportant une cuve de réacteur nucléaire 1 dans laquelle se trouve un cœur de réacteur nucléaire avec un couvercle amovible 11. La cuve est disposée dans un puits 2 d’une piscine 3 remplie d’un liquide caloporteur de refroidissement et de blocage des radiations tel que de l’eau et plus particulièrement de l’eau déminéralisée. On emploiera indifféremment eau ou liquide caloporteur dans la description ci-après compte tenu que l’eau est le liquide caloporteur le plus simple à utiliser. Dans la piscine se trouvent un espace 33 de dépose du couvercle amovible 11, un ou plusieurs râteliers d’entreposage de combustible 31 dans la piscine, un banc de rechargement 32 et un échangeur eau/air 5. La piscine 3 est située dans un bâtiment 4 qui comporte un pont 41 et son élingue 42 et une machine de rechargement 43.There FIG. 1 This is a schematic view of a nuclear installation comprising a nuclear reactor vessel 1 containing a nuclear reactor core with a removable lid 11. The vessel is located in a well 2 of a pool 3 filled with a cooling and radiation-blocking heat transfer fluid such as water, and more specifically demineralized water. The terms water and heat transfer fluid will be used interchangeably in the following description, given that water is the simplest heat transfer fluid to use. The pool contains a space 33 for removing the removable lid 11, one or more fuel storage racks 31, a refueling bench 32, and a water/air heat exchanger 5. The pool 3 is located in a building 4 which includes a crane 41 and its sling 42, and a refueling machine 43.

L’installation nucléaire de la présente divulgation est en particulier adaptée à servir de générateur de chaleur pour un réseau de chauffage tel qu’un réseau de chauffage urbain et laFIG. 11propose un schéma de principe d’implantation de l’installation nucléaire de laFIG. 1dans un réseau de chaleur.The nuclear installation described in this disclosure is particularly suitable for use as a heat generator for a heating network such as a district heating network and the FIG. 11 proposes a schematic diagram for the layout of the nuclear installation of the FIG. 1 in a district heating network.

Le cœur du réacteur dans la cuve 9 produit de la chaleur, transférée à un échangeur primaire 91 au moyen d’un circuit primaire 92, la chaleur est transférée à un circuit intermédiaire 8 muni d’une ou plusieurs pompes de circulation 101 vers un échangeur secondaire 100 qui alimente en chaleur un réseau principal de distribution 105 sur lequel se trouve éventuellement d’autres installations de production 106 qui peuvent être de technologies variées, classiques ou nucléaires. Cette organisation permet de garantir un approvisionnement continu en chaleur vers des échangeurs tertiaires alimentant des circuits de chauffage 115, 125 pour des bâtiments 107, 108, 109. La présence de plusieurs installations de production permet de fournir du chauffage même en période de maintenance ou en cas d’incident sur une des composantes de la production.The reactor core in vessel 9 produces heat, which is transferred to a primary heat exchanger 91 via a primary circuit 92. The heat is then transferred to an intermediate circuit 8, equipped with one or more circulation pumps 101, and finally to a secondary heat exchanger 100. This secondary heat exchanger supplies heat to a main distribution network 105, which may also include other production facilities 106, employing various technologies, both conventional and nuclear. This arrangement ensures a continuous supply of heat to tertiary heat exchangers that feed heating circuits 115, 125 for buildings 107, 108, and 109. The presence of multiple production facilities allows for heating to be provided even during maintenance periods or in the event of an incident affecting one of the production components.

Comme il sera vu plus loin, le réacteur est composé de deux circuits. Le circuit de refroidissement primaire 92 extrait la chaleur du cœur où se produit la réaction en chaine et cette chaleur est transférée au circuit de refroidissement intermédiaire 8, de pression égale ou supérieure au circuit primaire, afin de garantir qu’une éventuelle pollution radioactive ne puisse se propager. C’est ce circuit intermédiaire qui est, au-travers d’un échangeur, en interface avec le réseau principal de distribution.As will be seen later, the reactor consists of two circuits. The primary cooling circuit 92 extracts heat from the core where the chain reaction takes place, and this heat is transferred to the intermediate cooling circuit 8, which has a pressure equal to or greater than that of the primary circuit, in order to ensure that any radioactive contamination cannot spread. This intermediate circuit is connected, via a heat exchanger, to the main distribution network.

Dans ce cadre la présente divulgation concerne une solution de refroidissement pour un réacteur immergé en piscine et présentant une température de sortie cœur dans une plage de 70°-110°C. Ce réacteur ne nécessite aucune intervention humaine pour garantir sa sûreté pendant une période étendue d’au moins une semaine, et ne fait appel à aucune source électrique pour assurer le refroidissement du cœur, fournissant ainsi une sûreté inhérente et la possibilité d’installer le réacteur à proximité de zones urbanisées sans risque.This disclosure concerns a cooling solution for a pool-immersed reactor with a core outlet temperature in the range of 70°-110°C. This reactor requires no human intervention to ensure its safety for an extended period of at least one week and does not rely on any electrical source for core cooling, thus providing inherent safety and the possibility of installing the reactor near urban areas without risk.

En premier lieu la présente divulgation propose d’optimiser la récupération de chaleur du cœur. Par ailleurs, comme contrairement aux chaufferies classiques utilisant des combustibles fossiles, les réacteurs nucléaires continuent à produire de la chaleur, quelques pourcents de la puissance nominale, après l’arrêt de la réaction en chaine, cette chaleur résiduelle doit donc pouvoir être extraite, que le réacteur soit dans un état d’arrêt normal ou en arrêt inopiné, à la suite d’un incident ou accident d’origine interne ou externe.Firstly, this disclosure proposes to optimize heat recovery from the core. Furthermore, unlike conventional boilers using fossil fuels, nuclear reactors continue to produce heat, a few percent of the nominal power, after the chain reaction has stopped; this residual heat must therefore be able to be extracted, whether the reactor is in a normal shutdown state or in an unexpected shutdown, following an incident or accident of internal or external origin.

Comme vu plus haut, la partie nucléaire du réacteur, objet de l’invention, est immergé dans une piscine, solution habituellement utilisée pour les réacteurs de recherche, comme indiqué sur laFIG. 1. Celle-ci apporte une réserve d’eau garantissant une large autonomie sans nécessiter aucune intervention humaine. Cette piscine se trouve dans un hall réacteur qui a une atmosphère contrôlée selon les critères nucléaires et protégée contre toutes les agressions externes toujours considérées pour les installations nucléaires. Le hall réacteur est implanté dans un bâtiment dont les autres pièces contiennent l’ensemble des équipements nécessaires au fonctionnement de l’installation.As seen above, the nuclear part of the reactor, which is the subject of the invention, is immersed in a pool, a solution usually used for research reactors, as shown on the FIG. 1 This system provides a water reserve ensuring a long period of autonomy without requiring any human intervention. The pool is located in a reactor hall with a controlled atmosphere that meets nuclear standards and is protected against all external hazards typically associated with nuclear facilities. The reactor hall is housed in a building whose other rooms contain all the equipment necessary for the plant's operation.

LaFIG. 2décrit le fonctionnement du circuit primaire 9 et son interface avec le circuit intermédiaire 8 lorsque le réacteur est en mode de production.There FIG. 2 describes the operation of the primary circuit 9 and its interface with the intermediate circuit 8 when the reactor is in production mode.

Le circuit primaire est encapsulé dans une cuve 9 cylindrique comportant une paroi périphérique 94 et qui contient dans sa partie basse le cœur nucléaire 6, composé par des assemblages combustibles contenant l’uranium nécessaire à la réaction en chaine. Ces assemblages combustibles peuvent prendre la forme de crayons, comme dans les réacteurs à eau de puissance, ou de plaques, comme dans les réacteurs de recherche.The primary circuit is encapsulated in a cylindrical vessel 9 with a peripheral wall 94, which contains in its lower part the nuclear core 6, composed of fuel assemblies containing the uranium necessary for the chain reaction. These fuel assemblies can take the form of rods, as in water-cooled power reactors, or plates, as in research reactors.

Pour fixer les idées la présente divulgation concerne un réacteur d’une puissance d’environ 15 MW à 80 MW thermiques comportant une cuve d’une hauteur de l’ordre de 15 m à 25 m et d’un diamètre de l’ordre de 3,50 m à 4 m.To clarify, this disclosure concerns a reactor with a thermal power output of approximately 15 MW to 80 MW, comprising a vessel with a height of approximately 15 m to 25 m and a diameter of approximately 3.50 m to 4 m.

Dans la cuve 9 se trouvent aussi les barres de contrôle 601 disposées au bout de tiges 7 et pouvant être enfoncées ou sorties du cœur pour réguler la réaction en chaine et l’arrêter pour amener le réacteur dans un état sûr quelque soient les conditions initiales, normales ou accidentelles. Les tiges portant les barres de contrôle sont, comme connu dans le domaine, déplacées par des moteurs électriques, par exemple des moteurs électriques intégrés dans des manchons cylindriques traversés par les tiges et soudés sur un couvercle de la cuve 9, et maintenues en position par un champ magnétique dans un dispositif de commande 74. En cas d’absence de courant d’alimentation des moteurs, les tiges 7 sont libérées et les barres 601 tombent dans le cœur, arrêtant la réaction en chaine.The reactor vessel 9 also contains the control rods 601, arranged at the ends of shafts 7, which can be pushed into or pulled out of the core to regulate the chain reaction and stop it, thus bringing the reactor to a safe state regardless of the initial conditions, whether normal or accidental. The shafts carrying the control rods are, as is known in the field, moved by electric motors, for example, electric motors integrated into cylindrical sleeves through which the rods pass and which are welded to a cover of the reactor vessel 9, and held in position by a magnetic field in a control device 74. In the event of a power failure to the motors, the shafts 7 are released and the rods 601 fall into the core, stopping the chain reaction.

La cuve comporte par ailleurs une cheminée interne 9a permettant de guider par convection vers le haut de la cuve un premier liquide caloporteur, par exemple de l’eau, chauffé par le cœur et un espace annulaire de redescente du liquide caloporteur vers le bas de la cuve sous le cœur ce qui réalise un circuit fermé de circulation du fluide caloporteur traversant le cœur 6. L’espace annulaire de redescente intègre un échangeur de chaleur à contre-courant ou échangeur primaire 91 comportant un circuit primaire dans lequel circule le premier liquide caloporteur. L’échangeur 91 permet l’évacuation de la chaleur générée par le cœur 6 vers le circuit intermédiaire 8.The tank also includes an internal chimney 9a which guides a first heat transfer fluid, for example water, heated by the core, to the top of the tank by convection. An annular space allows the heat transfer fluid to flow back down to the bottom of the tank beneath the core, thus creating a closed circuit for the circulation of the heat transfer fluid through the core 6. The annular space incorporates a counter-current heat exchanger, or primary exchanger 91, which includes a primary circuit through which the first heat transfer fluid circulates. The exchanger 91 allows the heat generated by the core 6 to be transferred to the intermediate circuit 8.

La température du liquide caloporteur dans la cuve, en sortie du cœur, est dans la présente application de l’ordre de 70°C à 110°C et plus précisément entre 75°C et 90°C ce qui n’impose pas de dimensionner la cuve pour de fortes pressions et de fortes températures.The temperature of the heat transfer fluid in the tank, at the outlet of the core, is in the present application in the order of 70°C to 110°C and more precisely between 75°C and 90°C which does not require sizing the tank for high pressures and high temperatures.

Le circuit intermédiaire 8 est une boucle composée principalement de la partie aval ou circuit secondaire de l’échangeur 91, d’un système de pompage composé d’une ou plusieurs pompes 101 alimentées électriquement par un réseau externe, assurant une circulation forcée dans le circuit intermédiaire et permettant d’accommoder les différents états de fonctionnement du réacteur lorsqu’il est en fonctionnement, de tuyauteries 81, 82 reliant les différents composants et la partie amont d’un échangeur secondaire 100 entre le circuit intermédiaire 8 et le réseau principal de distribution 105.The intermediate circuit 8 is a loop composed mainly of the downstream part or secondary circuit of the exchanger 91, a pumping system consisting of one or more pumps 101 electrically powered by an external network, ensuring forced circulation in the intermediate circuit and allowing to accommodate the different operating states of the reactor when it is in operation, piping 81, 82 connecting the different components and the upstream part of a secondary exchanger 100 between the intermediate circuit 8 and the main distribution network 105.

Toujours selon laFIG. 2, une partie inférieure de la paroi cylindrique 94 de la cuve 9 est entourée par une première enveloppe annulaire 1a formant un plenum froid 83 du circuit intermédiaire 8 qui est mis en communication avec une entrée 91a du circuit secondaire de l’échangeur primaire 91 en partie basse dudit échangeur.Still according to the FIG. 2 , a lower part of the cylindrical wall 94 of the tank 9 is surrounded by a first annular envelope 1a forming a cold plenum 83 of the intermediate circuit 8 which is put in communication with an inlet 91a of the secondary circuit of the primary exchanger 91 in the lower part of said exchanger.

La première enveloppe annulaire s’étend depuis le bas de la cuve jusque sous une sortie 91b de l’échangeur primaire 91 en partie haute de cet échangeur.The first annular envelope extends from the bottom of the tank to below an outlet 91b of the primary exchanger 91 in the upper part of this exchanger.

Une partie haute de la paroi cylindrique 94 de la cuve est entourée par une seconde enveloppe annulaire 1b, au-dessus de ladite première enveloppe annulaire 1a. Cette seconde enveloppe annulaire 1b englobe la sortie 91b du circuit secondaire de l’échangeur primaire 91.An upper part of the cylindrical wall 94 of the tank is surrounded by a second annular envelope 1b, above said first annular envelope 1a. This second annular envelope 1b encompasses the outlet 91b of the secondary circuit of the primary exchanger 91.

La distance radiale entre la paroi externe de la première et la seconde enveloppes annulaires et la paroi de la cuve 9 est donnée pour réaliser un volume d’échange adapté à la chaleur de la cuve et au débit attendu et est par exemple de l’ordre de 20 cm à 30 cm pour un réacteur tel que défini ci-dessus.The radial distance between the outer wall of the first and second annular envelopes and the wall of the tank 9 is given to achieve an exchange volume adapted to the heat of the tank and the expected flow rate and is for example on the order of 20 cm to 30 cm for a reactor as defined above.

Cette seconde enveloppe annulaire forme un plenum chaud du circuit intermédiaire 8 en communication avec la sortie 91b dudit circuit secondaire de l’échangeur primaire 91 en partie haute dudit échangeur.This second annular envelope forms a hot plenum of the intermediate circuit 8 in communication with the outlet 91b of said secondary circuit of the primary exchanger 91 in the upper part of said exchanger.

Le circuit intermédiaire comporte en outre une première tubulure 81, d’arrivée d’un liquide caloporteur froid, par exemple de l’eau froide, débouchant dans la première enveloppe 1a en partie supérieure de ladite première enveloppe 1a tandis qu’une deuxième tubulure de départ de liquide caloporteur chaud sort en partie supérieure de ladite seconde enveloppe 1b.The intermediate circuit also includes a first tube 81, for the inlet of a cold heat transfer fluid, for example cold water, opening into the first envelope 1a in the upper part of said first envelope 1a while a second tube for the outlet of hot heat transfer fluid exits in the upper part of said second envelope 1b.

En fonctionnement, le circuit intermédiaire est prévu pour fonctionner avec une différence de température de l’ordre de 20°C à 30°C entre la tubulure d’arrivée du liquide caloporteur froid et la tubulure de départ de liquide caloporteur chaud.In operation, the intermediate circuit is designed to operate with a temperature difference of approximately 20°C to 30°C between the inlet pipe of the cold heat transfer fluid and the outlet pipe of the hot heat transfer fluid.

Les première et seconde enveloppes annulaires constituent un boitier d’interface cylindrique, qui enveloppe une grande partie de la cuve primaire 9, au niveau de l’échangeur principal et qui est organisé de la façon suivante :The first and second annular envelopes form a cylindrical interface housing, which encloses a large part of the primary tank 9, at the level of the main exchanger and is organized as follows:

- Les tuyauteries d’entrée 81 et de sortie 82 du circuit intermédiaire sont connectées à ce boitier.

  1. - Le plenum d’entrée ou plenum froid 83 guide l’eau du circuit intermédiaire vers des entrées en partie basse de l’échangeur 91 intégré dans la cuve primaire 9,
  2. - Dans l’échangeur 91 des plaques régulièrement réparties assurent la répartition du débit, l’efficacité de l’échange de chaleur et le maintien vibratoire de tubes d’échangeur,
  3. - En partie haute, l’eau chaude sort de l’échangeur 91 pour être injectée dans le plenum supérieur d’où elle rejoint les tuyauteries chaudes du circuit intermédiaire.
- The inlet pipes 81 and outlet pipes 82 of the intermediate circuit are connected to this box.
  1. - The inlet plenum or cold plenum 83 guides the water from the intermediate circuit to inlets in the lower part of the heat exchanger 91 integrated into the primary tank 9,
  2. - In heat exchanger 91, regularly spaced plates ensure flow distribution, heat exchange efficiency, and vibration damping of the heat exchanger tubes.
  3. - In the upper part, the hot water exits the exchanger 91 to be injected into the upper plenum from where it joins the hot pipes of the intermediate circuit.

Ce boitier récupère aussi les fuites calorifiques de la cuve primaire pour les injecter dans le système de production de chaleur utile.This unit also recovers heat leaks from the primary tank and injects them into the useful heat production system.

Le circuit intermédiaire et la piscine utilisent le même fluide caloporteur, par exemple de l’eau qui sert au refroidissement du réacteur lorsque celui-ci est en opération et en arrêt.The intermediate circuit and the pool use the same heat transfer fluid, for example water which is used to cool the reactor when it is in operation and when it is shut down.

LaFIG. 3décrit un aspect de la présente divulgation selon lequel des clapets 85, 86 sont incorporés dans les enveloppes 1a et 1b entre lesdites enveloppes et la piscine 3.There FIG. 3 describes one aspect of this disclosure whereby valves 85, 86 are incorporated into the envelopes 1a and 1b between said envelopes and pool 3.

Ces clapets sont configurés pour isoler le circuit intermédiaire de la piscine lorsque la ou les pompes 101 sont en fonction mais configurés pour mettre les plenums chaud et froid en communication avec le liquide caloporteur contenu dans la piscine lorsque la ou les pompes 101 du circuit intermédiaire sont arrêtées ce qui permet d’une part l’entrée de l’eau de la piscine dans le plenum froid du boitier d’interface et d’autre part la sortie de l’eau réchauffée du plenum chaud vers la piscine.These valves are configured to isolate the intermediate circuit of the pool when the pump(s) 101 are in operation but configured to put the hot and cold plenums in communication with the heat transfer fluid contained in the pool when the pump(s) 101 of the intermediate circuit are stopped which allows on the one hand the entry of the pool water into the cold plenum of the interface box and on the other hand the exit of the heated water from the hot plenum to the pool.

En effet, pompe arrêtée, par exemple dans le cas d’une perte d’alimentation électrique de la ou des pompes ou sur décision de l’opérateur, par exemple en l’absence de demande de chaleur ou lors d’une opération de maintenance, le dispositif est conçu pour que, côté plenum froid, l’eau froide de la piscine descende jusqu’à l’évent d’entrée 91a dans l’échangeur primaire 91, où elle remonte en s’échauffant. La différence de densité entre l’eau descendante et celle montante apporte une force motrice suffisante pour l’établissement d’une circulation naturelle.Indeed, when the pump is stopped—for example, in the event of a power outage affecting the pump(s) or at the operator's discretion, such as when there is no demand for heat or during maintenance—the system is designed so that, on the cold plenum side, the cold pool water descends to the inlet vent 91a in the primary heat exchanger 91, where it rises while being heated. The difference in density between the descending and ascending water provides sufficient driving force to establish natural circulation.

Il faut souligner que lorsque la circulation dans le circuit primaire s’arrête, le réacteur est conçu pour que les barres de contrôle descendent dans le cœur et pour que la puissance résiduelle du cœur ne soit que de quelques pourcents de sa puissance nominale. En configuration d’arrêt de la ou des pompes 101, le débit de la circulation naturelle entre la piscine et l’échangeur ne sera qu’une faible fraction du débit nominal, en pompage par le circuit intermédiaire, conduisant à des vitesses d’eau très significativement plus faibles.It should be noted that when circulation in the primary circuit stops, the reactor is designed so that the control rods descend into the core and the residual core power is only a few percent of its rated power. In the shutdown configuration of pump(s) 101, the flow rate of natural circulation between the pool and the heat exchanger will be only a small fraction of the rated flow rate, with pumping through the intermediate circuit, leading to significantly lower water velocities.

LaFIG. 4représente le clapet d’entrée 85 dans une position où l’entrée d’eau depuis la piscine est fermée et l’entrée d’eau depuis le circuit intermédiaire est ouverte tandis que laFIG. 4représente le clapet d’entrée 85 dans la position où l’entrée d’eau depuis la piscine est ouverte alors que l’entrée d’eau depuis le circuit intermédiaire est fermée. Selon l’exemple le clapet est un clapet gravitaire comportant un volet 85 d’obturation d’une ouverture 83a de mise en communication du plenum froid 83 avec la piscine au-dessus de l’entrée de la tubulure 81 dans le plenum froid. Ce clapet comporte une palette à contrepoids 86 au niveau de l’arrivée de la tubulure 81 dans l’enveloppe 1a formant le plenum froid 83. EnFIG. 4le flux du liquide caloporteur F1 circulant dans le circuit intermédiaire 8 et arrivant par la tubulure d’entrée 81 pousse la palette à contrepoids ce qui pousse le volet 85 et ferme l’ouverture 83a. EnFIG. 4, le liquide caloporteur ne circule plus dans le circuit intermédiaire 8, le contrepoids redescend sous l’action de la gravité ce qui écarte le volet 85 de l’ouverture 83a et laisse entrer un flux F3 d’eau de la piscine dans le plenum froid tandis que la sortie de la tubulure 81 dans le plenum froid est fermée.There FIG. 4 represents the inlet valve 85 in a position where the water inlet from the pool is closed and the water inlet from the intermediate circuit is open while the FIG. 4 Figure 85 represents the inlet valve in the position where the water inlet from the pool is open while the water inlet from the intermediate circuit is closed. In this example, the valve is a gravity valve comprising a flap 85 for closing an opening 83a that connects the cold plenum 83 to the pool, located above the inlet of the pipe 81 into the cold plenum. This valve includes a counterweighted paddle 86 at the point where the pipe 81 enters the casing 1a forming the cold plenum 83. FIG. 4 The flow of the heat transfer fluid F1 circulating in the intermediate circuit 8 and arriving through the inlet pipe 81 pushes the counterweighted vane which pushes the flap 85 and closes the opening 83a. FIG. 4 , the heat transfer fluid no longer circulates in the intermediate circuit 8, the counterweight descends under the action of gravity which moves the flap 85 away from the opening 83a and allows a flow F3 of water from the pool into the cold plenum while the outlet of the tubing 81 in the cold plenum is closed.

LaFIG. 5représente le clapet de sortie 87 en position fermée tandis que laFIG. 5représente le clapet de sortie 87 en position ouverte.There FIG. 5 represents the outlet valve 87 in the closed position while the FIG. 5 represents the outlet valve 87 in the open position.

A laFIG. 5, le flux F1 sortant de l’échangeur primaire est aspiré par le conduit 82 sous l’action de la pompe du circuit intermédiaire. Ce flux de liquide contraint le clapet 87 en position fermée ce qui ne permet pas à l’eau du plenum chaud de sortir dans la piscine 3.To the FIG. 5 The flow F1 exiting the primary heat exchanger is drawn through conduit 82 by the pump of the intermediate circuit. This flow of liquid forces valve 87 into the closed position, preventing the hot plenum water from exiting into pool 3.

EnFIG. 5, le flux F1 est stoppé lorsque la pompe 101 de laFIG. 2s’arrête, le clapet s’ouvre sous l’action de son contrepoids 88 et l’eau chauffée dans l’échangeur 91 s’échappe dans la piscine selon le flux F3.In FIG. 5 The F1 flow is stopped when pump 101 of the FIG. 2 stops, the valve opens under the action of its counterweight 88 and the heated water in the exchanger 91 escapes into the pool according to the flow F3.

Le clapet de sortie n’a pas besoin de refermée la sortie vers le circuit intermédiaire ce qui est en outre préféré pour éviter des problèmesThe outlet valve does not need to close the outlet to the intermediate circuit, which is also preferred to avoid problems

Comme indiqué précédemment, lorsque la ou les pompes sont arrêtées, la circulation naturelle, qui se met en place dans le boitier d’interface, n’est qu’une très faible fraction de la circulation nominale avec les pompes. Dans cette configuration, les vitesses d’eau sont faibles et insuffisantes pour empêcher l’ouverture par gravité des clapets, ceux-ci étant lestés d’un poids suffisant pour être maintenus ouverts par la pression dynamique et fermés lorsque celle-ci est réduite. Lorsque les pompes redémarrent, la force du jet est suffisante pour repousser le clapet en position fermée et le maintenir dans cette position.As previously mentioned, when the pump(s) are stopped, the natural circulation that occurs within the interface box is only a very small fraction of the nominal circulation with the pumps running. In this configuration, the water velocities are low and insufficient to prevent the valves from opening by gravity, as they are weighted enough to be held open by the dynamic pressure and closed when this pressure is reduced. When the pumps restart, the force of the jet is sufficient to push the valve back into the closed position and hold it there.

Il est à noter que du fait que le liquide caloporteur et que le liquide de la piscine sont identiques, les clapets 85, 87 n’ont pas forcément besoin d’une étanchéité qualifiée en position fermée, une légère tolérance sur les fuites étant acceptable.It should be noted that because the heat transfer fluid and the pool fluid are identical, valves 85, 87 do not necessarily need a qualified seal in the closed position, a slight tolerance on leaks being acceptable.

Du fait de la chaleur dégagée par le cœur dans la cuve 9, le fluide caloporteur circulant dans cette cuve se dilate et crée une légère surpression qui est stabilisée par la présence d’un gaz tel que de l’azote dans un dôme 93 de la cuve en partie haute de la cuve.Due to the heat released by the core in tank 9, the heat transfer fluid circulating in this tank expands and creates a slight overpressure which is stabilized by the presence of a gas such as nitrogen in a dome 93 of the tank in the upper part of the tank.

Le volume de la piscine 3 est notamment dimensionné de sorte à garantir un refroidissement passif de la puissance résiduelle du cœur 6 en cas de problème d’alimentation électrique des pompe 101 et maintenir le liquide caloporteur du circuit primaire au-dessous d’une température fixée pendant une durée déterminée.The volume of pool 3 is specifically sized to ensure passive cooling of the residual power of core 6 in the event of a power supply problem to pump 101 and to maintain the heat transfer fluid of the primary circuit below a fixed temperature for a determined period.

Cette température fixée peut notamment être une température d’ébullition du liquide caloporteur éventuellement moins une marge de sécurité de 10°C à 20°C et la durée déterminée peut par exemple être de 5 à 10 jours et notamment une semaine.This fixed temperature may in particular be a boiling point of the heat transfer fluid possibly less a safety margin of 10°C to 20°C and the determined duration may for example be 5 to 10 days and in particular one week.

Le confinement des matières radioactives, selon la manière habituelle des réacteurs nucléaires, est assuré à la fois de manière statique et dynamique. Le confinement statique s’appuie sur les barrières physiques interposées entre les matières nucléaires et l’environnement : le gainage du combustible, le circuit primaire et le bâtiment dans lequel le réacteur est implanté.The containment of radioactive materials, as is standard practice in nuclear reactors, is ensured both statically and dynamically. Static containment relies on the physical barriers placed between the nuclear materials and the environment: the fuel cladding, the primary circuit, and the building in which the reactor is located.

Ces trois barrières sont étanches et dimensionnées pour garder cette étanchéité même en cas d’éventuelles agressions internes et externes subies par l’installation. Notamment, la troisième barrière, le bâtiment, doit garder en toute situation une intégrité suffisante pour confiner l’ensemble des matières nucléaires qu’il contient.These three barriers are airtight and designed to maintain this airtightness even in the event of potential internal and external attacks on the facility. In particular, the third barrier, the building itself, must maintain sufficient integrity in all circumstances to contain all the nuclear materials it contains.

De retour à laFIG. 1, les matières radioactives présentes dans l’installation du réacteur ici décrit seront localisées dans la piscine 3 qui contient la cuve primaire du réacteur 1, le banc de rechargement 32 du réacteur en combustible, les râteliers 31 d’entreposage des assemblages combustibles neufs ou usés, la zone de rechargement du cœur 33. La piscine comme représenté enFIG. 10se trouve dans un hall réacteur 4 d’un bâtiment 10.Back to the FIG. 1 The radioactive materials present in the reactor installation described herein will be located in pool 3, which contains the primary reactor vessel 1, the reactor refueling station 32, the storage racks 31 for new or spent fuel assemblies, and the core refueling area 33. The pool is as shown in FIG. 10 is located in reactor hall 4 of building 10.

La partie nucléaire du réacteur, est ainsi immergée dans la piscine, solution habituellement utilisée pour les réacteurs de recherche. Celle-ci apporte une réserve d’eau garantissant une large autonomie sans nécessiter aucune intervention humaine. Cette piscine se trouve dans le hall réacteur qui a une atmosphère contrôlée selon les critères nucléaires et protégée contre toutes les agressions externes toujours considérées pour les installations nucléaires. Le hall réacteur 4 est implanté dans le bâtiment 10 dont les autres pièces contiennent l’ensemble des équipements nécessaires au fonctionnement de l’installation.The nuclear part of the reactor is thus immersed in the pool, a solution usually used for research reactors. This provides a water reserve guaranteeing extended autonomy without requiring any human intervention. This pool is located in the reactor hall, which has a controlled atmosphere according to nuclear standards and is protected against all external hazards, a standard consideration for nuclear facilities. Reactor Hall 4 is located in Building 10, the other rooms of which contain all the equipment necessary for the operation of the installation.

Le bâtiment 10 comporte des structures - murs, toit et sas d’accès – étanches avec des parois en béton renforcé pour garantir leur tenue en cas d’agression interne ou externe. Selon la présente divulgation, un confinement dynamique est assuré par un système de ventilation nucléaire selon lequel les parties de l’installation contenant des matières nucléaires, le liquide de refroidissement ou d’autres fluides possiblement contaminés font l’objet d’une ventilation spécifique, de qualité nucléaire. Un système de ventilation nucléaire remplit de façon classique deux missions : assurer des conditions d’ambiance permettant les activités humaines, là où cela est nécessaire, et le bon fonctionnement des équipements d’une part, et d’autre part assurer la filtration de l’air de l’installation avant son rejet quand il peut être contaminé par des corps radioactifs. Pour ce faire et en référence à laFIG. 10, l’air extérieur est aspiré par des bouches extérieures calibrées 201a, dédiées et protégées au niveau d’un module d’aspiration 201. Des ventilateurs d’extraction 202, alimentés par un réseau électrique externe, maintiennent en fonctionnement normal une légère dépression dans la ou les salles susceptibles de renfermer des produits de fission sous forme gazeuse ou d’aérosols puis l’air est rejeté par une cheminée atmosphérique 210 après être passé dans des dispositifs d’adsorption ou de filtration 203 qui retiennent ces éventuels produits de fission sous forme gazeuse ou d’aérosols. Pour garantir que les produits radioactifs qui pourraient être présent dans l’air de l’installation ne peuvent sortir qu’au-travers de la cheminée 210, après filtration d’entrée dans le local de filtration d’entrée 201a, une légère dépression est maintenue dans les salles où des matières nucléaires sont présentes au moyen d’un ou plusieurs extracteurs 202 qui aspirent l’air contenu dans le hall réacteur 4. Ainsi, les rejets de radioactivité sous forme gazeuse, par de petites fuites comme aux joints de portes, sont donc exclus car la dépression garantit un flot d’entrée et non de sortie. Les quelques résidus éventuels, ayant échappé à la filtration, sont rejetés en hauteur par la cheminée 210 et sont donc extrêmement dilués, évitant ainsi toute contrainte sur la population environnante.Building 10 features airtight structures—walls, roof, and access airlock—with reinforced concrete walls to ensure their integrity in the event of an internal or external attack. According to this disclosure, dynamic containment is provided by a nuclear ventilation system whereby parts of the facility containing nuclear materials, coolant, or other potentially contaminated fluids are subject to specific, nuclear-grade ventilation. A nuclear ventilation system typically fulfills two functions: first, to ensure ambient conditions that permit human activity, where necessary, and the proper functioning of equipment; and second, to filter the facility's air before its release when it may be contaminated by radioactive materials. To this end, and with reference to the FIG. 10 , outside air is drawn in through calibrated external vents 201a, dedicated and protected at the level of a suction module 201. Extraction fans 202, powered by an external electrical network, maintain in normal operation a slight negative pressure in the room or rooms likely to contain fission products in gaseous or aerosol form then the air is discharged through an atmospheric chimney 210 after passing through adsorption or filtration devices 203 which retain these possible fission products in gaseous or aerosol form. To ensure that any radioactive materials present in the facility's air can only escape through stack 210, after inlet filtration in the inlet filtration room 201a, a slight negative pressure is maintained in the rooms containing nuclear materials by means of one or more extractors 202 that draw air from the reactor hall 4. This prevents the release of radioactivity in gaseous form through small leaks, such as at door seals, because the negative pressure ensures an inflow rather than an outflow. Any remaining residue that escapes filtration is released upwards through stack 210 and is therefore extremely diluted, thus avoiding any impact on the surrounding population.

De façon usuelle sur les réacteurs nucléaires, en cas d’accident, les salles susceptibles de contenir des éléments radioactifs sont isolées et gardent leur dépression un certain temps, selon l’étanchéité des moyens d’isolation. Dans le cas présent, un point important de la présente divulgation est d’assurer qu’une dépression est maintenue dans la durée dans les pièces susceptibles de renfermer des isotopes radioactifs et dans le hall réacteur sans nécessiter aucun recours à des actions d’un opérateur ou d’utiliser des moyens actifs, tels que des ventilateurs électriques, le but étant de garantir le maintien de la filtration des rejets gazeux sur une durée cohérentes avec les 7 jours typiquement considérés pour le refroidissement passif du réacteur après arrêt de la circulation du liquide caloporteur du circuit intermédiaire 8.As is standard practice in nuclear reactors, in the event of an accident, rooms likely to contain radioactive materials are isolated and maintain negative pressure for a certain period, depending on the effectiveness of the isolation measures. In this case, an important aspect of this disclosure is to ensure that negative pressure is maintained over time in rooms likely to contain radioactive isotopes and in the reactor hall without requiring any operator intervention or the use of active means, such as electric fans. The aim is to guarantee the continued filtration of gaseous emissions for a period consistent with the 7 days typically considered for passive reactor cooling after the intermediate circuit coolant circulation is shut down.

La sécurité de l’installation de la présente divulgation comprend un système de ventilation nucléaire assure le confinement des gaz et des particules radioactifs pouvant être émis dans l’installation. Pour y permettre l’activité du personnel, il assainit l’air, régule la température et l’hygrométrie dans des plages spécifiées. Il protège donc le public, l’environnement et le personnel.The safety measures for the facility described in this disclosure include a nuclear ventilation system that ensures the containment of radioactive gases and particles that may be released within the facility. To allow personnel to work, it purifies the air and regulates temperature and humidity within specified ranges. It therefore protects the public, the environment, and personnel.

Le système de ventilation comprend un échangeur eau/air 5, implanté dans la piscine du hall réacteur 4 sur le circuit de ventilation, en amont du ou des extracteurs 202.The ventilation system includes a water/air exchanger 5, located in the reactor hall pool 4 on the ventilation circuit, upstream of the extractor(s) 202.

EnFIG. 10, les flèches indiquent les mouvements d’air entre les différentes salles :

  1. de l’air frais est introduit en continu dans l’installation par une ou plusieurs entrées d’air 201a comportant chacune une ouverture calibrée ;
  2. cet air est épuré et traité (chauffé ou refroidi) dans un local de filtration d’entrée 201 avant d’être distribué dans les différentes salles nécessitant une ventilation nucléaire.
In FIG. 10 The arrows indicate the air movements between the different rooms:
  1. fresh air is continuously introduced into the installation through one or more air inlets 201a, each having a calibrated opening;
  2. This air is purified and treated (heated or cooled) in an inlet filtration room 201 before being distributed to the various rooms requiring nuclear ventilation.

Un premier circuit comporte une sortie d’air 201b dans le hall réacteur 4 comportant le réacteur 1 dans une piscine 3 de refroidissement dudit réacteur.A first circuit includes an air outlet 201b in the reactor hall 4 containing reactor 1 in a cooling pool 3 of said reactor.

Dans le hall réacteur 4, l’air passe dans un échangeur de chaleur air/eau 5 placé dans la piscine. Il s’y échauffe car l’eau de la piscine est, en fonctionnement normal, maintenue à 50°C par un circuit 220 dédié à la gestion de l’eau de la piscine implanté dans le local de systèmes auxiliaires, ce circuit, ayant de plus une fonction de filtration étant configuré pour récupérer la chaleur de l’eau de la piscine par des pompes à chaleur pour la réinjecter dans le système de production. Un extracteur d’air 202 à alimentation électrique, en aval de l’échangeur, assure le maintien en dépression du hall réacteur.In reactor hall 4, air passes through an air-to-water heat exchanger 5 located in the pool. It is heated there because the pool water is, under normal operating conditions, maintained at 50°C by a dedicated pool water management circuit 220 located in the auxiliary systems room. This circuit, which also performs filtration, is configured to recover heat from the pool water using heat pumps and reinject it into the production system. An electrically powered air extractor 202, downstream of the heat exchanger, maintains negative pressure in the reactor hall.

Les autres salles du bâtiment 10, susceptibles de contenir des éléments radioactifs, telles qu’ici local de systèmes auxiliaires 12, un local de transfert de chaleur 13 et hall chargement/déchargement 14 sont alimentées en air depuis le local de filtration d’entrée 201 paru une conduite d’air 201c et chacun pourvu d’une troisième sortie d’air 203a, 203b, 203c vers le hall réacteur 4 de sorte que l’air extrait de ces salles suive le même chemin de sortie que l’air du hall réacteur.The other rooms in building 10, which may contain radioactive elements, such as the auxiliary systems room 12, a heat transfer room 13 and the loading/unloading hall 14, are supplied with air from the inlet filtration room 201 via an air duct 201c and each is provided with a third air outlet 203a, 203b, 203c to the reactor hall 4 so that the air extracted from these rooms follows the same outlet path as the air from the reactor hall.

L’air extrait par l’extracteur 202 passe ensuite à travers des filtres de maillages différents et des pièges au charbon actif ou équivalent dans un dispositif de filtration 203 avant d’être évacué par une cheminée 210. L’échangeur 5, lorsque le réacteur est en fonctionnement normal, peut apporter une contribution au refroidissement de l’eau de la piscine, chauffée par les fuites thermiques de la cuve primaire et par les éventuels assemblages combustibles usés présents dans les râteliers d’entreposage 31. Elle soulage ainsi un éventuel système auxiliaire de régulation de la température de l’eau qui la maintient à 50°C. Mais sa fonction principale, selon la présente divulgation, est son apport au maintien du confinement dynamique dans une situation accidentelle où l’alimentation électrique du réacteur par le réseau n’est plus assurée, impliquant la perte du ventilateur d’extraction 202 et du circuit auxiliaire de régulation de température de la piscine. Dans une telle séquence accidentelle, le réacteur est immédiatement arrêté par chute de barres de contrôle dans le cœur. En plus, l’absence d’alimentation électrique fait tomber un volet ou refermer un diaphragme au niveau de la ou des entrées d’air 201a.The air extracted by the extractor 202 then passes through filters of varying mesh sizes and activated carbon or equivalent traps in a filtration device 203 before being discharged through a stack 210. The heat exchanger 5, when the reactor is operating normally, can contribute to cooling the pool water, which is heated by thermal leaks from the primary reactor vessel and by any spent fuel assemblies present in the storage racks 31. It thus relieves the load on any auxiliary water temperature control system that maintains the water at 50°C. However, its primary function, according to this disclosure, is to contribute to maintaining dynamic containment in an accident situation where the reactor's power supply from the grid is lost, resulting in the loss of the exhaust fan 202 and the auxiliary pool temperature control circuit. In such an accident sequence, the reactor is immediately shut down by the dropping of control rods into the core. In addition, the lack of power causes a flap to fall or a diaphragm to close at the level of the air inlet(s) 201a.

En effet, en fonctionnement normal, le volet ou le diaphragme est tenu ouvert par un champ électromagnétique et ladite entrée d’air 201a dans la paroi du bâtiment 10 est configurée en position d’ouverture maximale et, lors d’un arrêt dudit extracteur, le volet ou le diaphragme relâché réduit la surface de l’entrée d’air de la ventilation nucléaire afin de l’adapter à une configuration où les extracteurs électriques ne sont plus en fonction.Indeed, in normal operation, the damper or diaphragm is held open by an electromagnetic field and said air inlet 201a in the wall of building 10 is configured in the maximum open position and, when said extractor is stopped, the released damper or diaphragm reduces the surface area of the nuclear ventilation air inlet in order to adapt it to a configuration where the electric extractors are no longer in operation.

Dans le cœur du réacteur, les réactions de fission sont arrêtées, mais les résidus des fissions précédentes continuent à émettre de la chaleur à un niveau faible : à quelques pourcents de la puissance nominale dans les premières heures, puis, puis à quelques pour milles les premiers jours. Cette chaleur résiduelle du combustible est évacuée dans la piscine qui monte progressivement en température, au-delà de 50°C, son circuit de refroidissement étant non opérationnel. La masse d’eau de la piscine est dimensionnée pour cette température reste inférieure à 80°C au bout d’une semaine d’isolation du réacteur. Au niveau de l’échangeur 5, l’air réchauffé par l’eau de la piscine est filtré et n’a que la cheminée comme porte de sortie, notamment du fait que les entrées d’air ont été réduites pour accroître la dépression dans le hall réacteur. L’échangeur assure alors le tirage de la cheminée, l’air extérieur ayant une température inférieure à l’air réchauffé par l’eau de la piscine. Les éléments radioactifs présents dans l’air du hall réacteur sont donc, à près de 100%, piégés dans le dispositif de filtration de sortie 203 et les rejets ne présentent donc plus de risques pour l’environnement.In the reactor core, fission reactions cease, but the residues from previous fissions continue to emit heat at a low level: a few percent of nominal power in the first few hours, then a few parts per thousand in the first few days. This residual heat from the fuel is released into the spent fuel pool, which gradually heats up to over 50°C, as its cooling system is not operational. The pool's water volume is sized for this temperature and remains below 80°C after one week of reactor isolation. At heat exchanger 5, the air heated by the pool water is filtered and exits only through the stack, primarily because the air inlets have been reduced to increase negative pressure in the reactor hall. The heat exchanger then ensures the stack's draft, as the outside air is at a lower temperature than the air heated by the pool water. The radioactive elements present in the air of the reactor hall are therefore, to almost 100%, trapped in the outlet filtration device 203 and the releases therefore no longer present any risk to the environment.

Dans la même logique, la présente divulgation concerne des moyens destinés à éviter que la maitrise de la réactivité du cœur ne soit pas garantie ce qui contribue à une sûreté inhérente de l’installation et renforce la possibilité d’installer le réacteur dans des zones urbanisées en supprimant tout une famille de risques.In the same vein, this disclosure concerns means intended to prevent the control of core reactivity from being guaranteed, which contributes to the inherent safety of the installation and strengthens the possibility of installing the reactor in urbanized areas by eliminating a whole family of risks.

Dans le réacteur, l’ensemble des besoins en variation de réactivité du cœur est assuré par les barres de contrôle 601 qui, comme vu plus haut, sous l’impulsion des tiges de contrôle 7 manœuvrées par des mécanismes électromagnétiques de type traditionnel, se déplacent verticalement dans le cœur.In the reactor, all the requirements for varying the reactivity of the core are met by the control rods 601 which, as seen above, under the impulse of the control rods 7 operated by traditional type electromagnetic mechanisms, move vertically in the core.

Un des accidents les plus sévères qui puisse arriver sur un réacteur nucléaire est un emballement non contrôlé de la réaction en chaine qui provoquerait une excursion exponentielle de puissance. Pour éviter une telle situation, des moyens de prévention et de mitigation sont classiquement implantés dans les réacteurs afin d’éviter ce qu’on appelle une prompte criticité. Ils ramènent les conséquences d’un tel accident à un niveau acceptable.One of the most severe accidents that can occur in a nuclear reactor is an uncontrolled runaway chain reaction, which would cause an exponential power surge. To prevent such a situation, prevention and mitigation measures are routinely implemented in reactors to avoid what is known as prompt criticality. These measures reduce the consequences of such an accident to an acceptable level.

Dans la présente installation de faible puissance, par exemple de 15 à 80 MWth, la très faible différence de pression entre la cuve du réacteur et la piscine environnante permet d’exclure les accidents de type éjection de barres de contrôle, qui sont pénalisants sur la plupart des réacteurs de puissance. Par ailleurs, la vitesse maximum d’extraction des barres par les mécanismes de contrôle est très lente, des variations de puissance rapides n’étant pas nécessaires en chauffage urbain étant donné la grande inertie thermique des réseaux. L’augmentation de puissance due à un retrait inopiné de barres de contrôle laissera un large délai au système de protection pour réagir et faire chuter toutes les barres.In this low-power installation, for example, 15 to 80 MWth, the very small pressure difference between the reactor vessel and the surrounding pool eliminates control rod ejection accidents, which are detrimental to most power reactors. Furthermore, the maximum speed at which control rods can be extracted by the control mechanisms is very slow, as rapid power variations are unnecessary in district heating systems due to the high thermal inertia of the networks. A power surge resulting from an unexpected control rod withdrawal will allow the protection system ample time to react and lower all the rods.

Le cœur d’un réacteur nucléaire est le lieu d’une réaction en chaine qui doit pouvoir être maintenue dans la durée. Il présente donc un excès de réactivité qui est usuellement représenté par le facteur de multiplication des neutrons entre deux générations successives (keff). Cet excès est compensé, en début de vie du cœur, par des absorbants de neutrons qui maintiennent ce facteur égal à 1. Ces absorbants sont retirés progressivement pour compenser la montée de la capture neutronique des corps créés et résidus de la fission nucléaire, jusqu’à ce que la réserve de réactivité ne soit plus suffisante pour maintenir le cœur critique. A ce moment, des assemblages usés sont retirés du cœur et remplacés par des assemblages neufs.The core of a nuclear reactor is the site of a chain reaction that must be sustained over time. It therefore exhibits excess reactivity, usually represented by the neutron multiplication factor between two successive generations (keff). This excess is compensated, at the beginning of the core's life, by neutron absorbers that maintain this factor at 1. These absorbers are progressively removed to compensate for the increasing neutron capture of the particles created and the residues of nuclear fission, until the reactivity reserve is no longer sufficient to maintain the core's criticality. At this point, spent fuel assemblies are removed from the core and replaced with new ones.

La réglementation nucléaire impose des critères de sous-réactivité lorsque le réacteur est en arrêt, que les assemblages combustibles soient toujours dans le cœur, en déplacement pour les opérations de chargement et déchargement, ou en entreposage sur le site du réacteur. Le critère usuel est de garantir dans toutes les configurations d’arrêt à froid keff < 0,95.Nuclear regulations impose sub-reactivity criteria when the reactor is shut down, whether the fuel assemblies are still in the core, being moved for loading and unloading operations, or stored on the reactor site. The usual criterion is to guarantee, in all cold shutdown configurations, a keff < 0.95.

Dans la solution proposée, les configurations d’arrêts, de rechargement – déchargement ou d’entreposage sont définies de telle manière qu’un retour à la criticité soit physiquement impossible et que les critères réglementaires soient naturellement respectés, permettant d’exclure toute excursion de réactivité incontrôlée.In the proposed solution, the configurations for stopping, reloading-unloading or storage are defined in such a way that a return to criticality is physically impossible and that regulatory criteria are naturally respected, making it possible to exclude any uncontrolled reactivity excursion.

Lorsque la réserve de réactivité devient insuffisante, en fin de cycle combustible, l’ensemble des barres de contrôle sont insérées dans le cœur, stoppent la réaction en chaine et apportent la marge d’antiréactivité réglementaire.When the reactivity reserve becomes insufficient at the end of the fuel cycle, all the control rods are inserted into the core, stopping the chain reaction and providing the regulatory anti-reactivity margin.

LaFIG. 6donne l’exemple d’un cœur 6, en vue de dessus, doté d’un combustible à plaque 600, mais l’invention est tout aussi pertinente lorsqu’il s’agit d’un combustible crayons, similaire à celui des réacteurs à eau pressurisée de puissance. Dans le cas présenté, le cœur comporte 45 assemblages et 32 barres de contrôle 601 en forme de croix et régulièrement réparties dans le cœur. Le matériau absorbant de neutrons des barres peut être du carbure de bore, de l’hafnium ou un alliage de métaux particuliers contenant de l’argent, de l’indium et du cadmium, suivant l’état de l’art. Ces 32 barres 601 sont organisées en plusieurs groupes, chacun géré de manière autonome au moyen de barres de contrôle 7 schématisées notamment enFIG. 2.There FIG. 6 The example given is that of a core 6, viewed from above, equipped with plate fuel 600, but the invention is equally relevant when dealing with rod fuel, similar to that of pressurized water reactors. In the case presented, the core comprises 45 assemblies and 32 cross-shaped control rods 601 regularly distributed throughout the core. The neutron-absorbing material of the rods can be boron carbide, hafnium, or a specific metal alloy containing silver, indium, and cadmium, according to the state of the art. These 32 rods 601 are organized into several groups, each managed autonomously by means of control rods 7, schematically represented in particular in FIG. 2 .

Les barres de contrôle peuvent être organisées en groupes :

  1. - Un groupe dédié à la régulation de la puissance du réacteur.
  2. - Un groupe dédié à la compensation de l’usure des assemblages combustibles.
  3. - Deux groupes d’arrêt, chacun ayant la capacité d’arrêter le réacteur et d’apporter la marge d’antiréactivité règlementaire pour mener les opérations de déchargement - rechargement.
The control bars can be organized into groups:
  1. - A group dedicated to regulating the reactor's power.
  2. - A group dedicated to compensating for wear on fuel assemblies.
  3. - Two shutdown groups, each with the capacity to shut down the reactor and provide the regulatory anti-reactivity margin to carry out unloading and reloading operations.

Le déplacement de chacune des barres est assuré par des mécanismes électromagnétiques traditionnels agissant sur les barres de contrôle, et, en cas d’absence de courant électrique, les barres chutent dans le cœur, selon les principes habituels dans les réacteurs nucléaires : une sortie d’un paramètre de la plage normale de fonctionnement induit la coupure de l’alimentation électrique des mécanismes, et les barres arrêtent la réaction en chaine et assurent la sous-criticité réglementaire.The movement of each of the bars is ensured by traditional electromagnetic mechanisms acting on the control bars, and, in the event of a lack of electric current, the bars fall into the core, according to the usual principles in nuclear reactors: a deviation from a parameter in the normal operating range induces the interruption of the power supply to the mechanisms, and the bars stop the chain reaction and ensure the regulatory subcriticality.

Le cœur est schématisé enFIG. 7en vue de côté coupe.The heart is schematically represented as FIG. 7 side view of the cut.

Pour permettre l’extraction du cœur, ce dernier est implanté dans une cheminée entourée par l’échangeur 91 annulaire. Les barres de contrôle sont composées de plaques en forme de croix 601 aussi visibles du dessus enFIG. 8et s’insèrent entre les assemblages combustibles 600. Les barres de contrôle sont accrochées à des tiges 7 comme vu précédemment.To allow for the extraction of the core, it is installed in a chimney surrounded by the annular heat exchanger 91. The control rods are composed of cross-shaped plates 601, also visible from above in FIG. 8 and are inserted between the 600 fuel assemblies. The control rods are attached to rods 7 as seen previously.

Le cœur 6 est particulièrement petit, comparé à celui d’un réacteur de puissance ce qui conduit à des fuites périphériques et axiales de neutrons très importantes. Usuellement, dans les réacteurs de recherche, on préserve l’économie de neutrons en entourant le cœur de matériaux légers, peu capturant les neutrons, comme l’eau lourde, le béryllium ou le graphite, qui réfléchissent les neutrons vers la matière fissile, et augmentent les performances, notamment celles sur le flux neutronique, paramètre essentiel pour ce type de réacteur. Dans la présente divulgation, le cœur est entouré selon les figures 6 et 7 de quatre réflecteurs de coin 62 et de quatre réflecteurs périphériques 61 sous l’échangeur 91.The core 6 is particularly small compared to that of a power reactor, leading to significant peripheral and axial neutron leakage. Typically, in research reactors, neutron economy is maintained by surrounding the core with lightweight materials that poorly capture neutrons, such as heavy water, beryllium, or graphite. These materials reflect neutrons back towards the fissile material, thus increasing performance, particularly the neutron flux, a crucial parameter for this type of reactor. In this disclosure, the core is surrounded, as shown in Figures 6 and 7, by four corner reflectors 62 and four peripheral reflectors 61 beneath the heat exchanger 91.

Selon un aspect important, le cœur est disposé dans un panier 60. Le panier représenté plus précisément enFIG. 9comporte selon l’exemple un fond ajouré supportant les assemblages combustibles et deux plaques ajourées amovibles : une plaque intermédiaire 70 recouvrant les assemblages combustibles 600, comportant des fentes en croix 71 de passage des barres de contrôle et des trous de passage d’eau 72 représentée à laFIG. 8, une plaque supérieure 73 pourvue de trous 74 de passage des tiges de contrôle 7 et des trous de passage d’eau 72 représentée à laFIG. 8et une plaque inférieure 75 comportant des ouvertures de passage d’eau 76 permettant en outre de localiser les assemblages combustibles. Les tiges de contrôle sont mécaniquement déconnectables des barres de contrôle pour permettre leur retrait tout en maintenant les barres dans le cœur et donc dans le panier.According to an important aspect, the heart is arranged in a basket 60. The basket is represented more precisely in FIG. 9 According to the example, it comprises a perforated base supporting the fuel assemblies and two removable perforated plates: an intermediate plate 70 covering the fuel assemblies 600, having cross-shaped slots 71 for the passage of control rods and water passage holes 72 shown in the FIG. 8 , an upper plate 73 provided with holes 74 for the passage of the control rods 7 and water passage holes 72 shown in the FIG. 8 and a lower plate 75 having water passage openings 76 which also allow the fuel assemblies to be located. The control rods are mechanically disconnectable from the control bars to allow their removal while keeping the bars in the core and therefore in the basket.

Ce panier comporte des montants latéraux pourvus de cornières 60a de passage des réflecteurs de coins 62 et est une structure métallique qui peut être en acier et/ou dans un matériau transparent aux neutrons comme le zircaloy ou l’aluminium.This basket has side uprights fitted with angle brackets 60a for passage of corner reflectors 62 and is a metal structure which can be made of steel and/or a neutron-transparent material such as zircaloy or aluminium.

La panier 60 permet de sortir entièrement le cœur de sa cuve et de le déposer sur un banc de rechargement 32 dans la piscine au moyen d’un pont roulant 41 et par exemple d’une élingue 42 ou d’un palonnier connecté au pont roulant et comportant lui-même des élingues. Une fois dans le banc de rechargement dont les parois sont par exemple composées de matériaux absorbants les neutrons (acier au bore, hafnium, cadmium…), les internes supérieurs (plaques 70, 73 et barres 601) du panier sont retirés afin de permettre les opérations de déchargement – rechargement. Une machine de rechargement positionnée au-dessus de la piscine peut assurer le retrait d’assemblages usés et l’insertion d’assemblages neufs dans le cœur et l’entreposage des assemblages dans les râteliers 31 adjacents.The basket 60 allows the core to be completely removed from its tank and placed on a reloading bench 32 in the pool using an overhead crane 41 and, for example, a sling 42 or a spreader beam connected to the overhead crane and itself equipped with slings. Once in the reloading bench, whose walls are, for example, made of neutron-absorbing materials (boron steel, hafnium, cadmium, etc.), the upper internals (plates 70, 73 and bars 601) of the basket are removed to allow the unloading and reloading operations. A reloading machine positioned above the pool can remove worn assemblies and insert new assemblies into the core, and store the assemblies in the adjacent racks 31.

Une fois le cœur reconfiguré pour un nouveau cycle, avec les barres de contrôle insérées, les opérations inverses de celles du déchargement sont réalisées et le panier contenant le cœur est repositionné dans le réacteur par le pont roulant, les internes mis en place et la cuve 11 refermée.Once the core has been reconfigured for a new cycle, with the control rods inserted, the reverse operations of those of unloading are carried out and the basket containing the core is repositioned in the reactor by the overhead crane, the internals put in place and vessel 11 closed.

Les assemblages combustibles déchargés sont entreposés de manière temporaire dans des râteliers avant leur transfert par la machine de rechargement dans des châteaux de transports qui seront évacués du hall réacteur par un camion.The unloaded fuel assemblies are temporarily stored in racks before being transferred by the reloading machine into transport casks which will be removed from the reactor hall by a truck.

Le cœur présente sa plus forte réactivité intrinsèque lorsque des assemblages neufs viennent d’y être introduits, en début de cycle. La minimisation de cette réactivité se traduit directement sur la marge d’antiréactivité disponible quand le cœur est dans ses différentes configurations opérationnelles, dans ou hors du réacteur et donc facilite l’atteinte des marges d’antiréactivité règlementaire.The core exhibits its highest intrinsic reactivity when new fuel assemblies have just been introduced, at the beginning of the cycle. Minimizing this reactivity directly impacts the available antireactivity margin when the core is in its various operational configurations, both inside and outside the reactor, and thus facilitates achieving regulatory antireactivity margins.

Le premier moyen de baisser cette réactivité intrinsèque, tout en maintenant l’énergie produite durant le cycle, peut être l’utilisation de poisons consommables. Pour ce faire, on introduit dans le combustible des corps dont les noyaux capturent les neutrons, en créant de nouveaux isotopes eux-mêmes non absorbants. Ils sont d’un usage courant dans l’industrie nucléaire ; parmi les solutions envisageables pour la présente divulgation, on peut citer des fils de cadmium ou de l’oxyde de gadolinium, intégrés dans la partie combustible des assemblages.The first way to reduce this intrinsic reactivity, while maintaining the energy produced during the cycle, is through the use of consumable poisons. This is achieved by introducing into the fuel substances whose nuclei capture neutrons, creating new isotopes that are themselves non-absorbing. These are commonly used in the nuclear industry; among the solutions considered for this disclosure are cadmium wires or gadolinium oxide, integrated into the fuel portion of the assemblies.

L’utilisation des réflecteurs 61, 62 permet aussi de réduire de manière significative le nombre d’assemblages neufs à introduire dans le cœur à chaque rechargement, tout en maintenant la même énergie produite pendant le cycle combustible. Cela permet donc de baisser la réactivité initiale intrinsèque du cœur, lorsqu’il n’est plus emmailloté par ses couvertures de réflecteur.The use of reflectors 61 and 62 also significantly reduces the number of new fuel assemblies required for each refueling, while maintaining the same energy output during the fuel cycle. This, in turn, lowers the intrinsic initial reactivity of the core when it is no longer enveloped by its reflector blankets.

Cette minimisation de la réactivité initiale, cœur nu, sans barres de contrôle, permet une plus grande marge d’antiréactivité lorsque celles-ci sont insérées, et donc facilite le respect des critères réglementaires. Lors des opérations de déchargement – rechargement, le cœur, dans son intégralité, est extrait de son environnement réflecteur avec les barres insérées et voit donc sa marge d’antiréactivité augmentée jusqu’à son dépôt dans le banc de rechargement.This minimization of initial reactivity, with the core exposed and without control bars, allows for a greater margin of antireactivity when the bars are inserted, thus facilitating compliance with regulatory criteria. During unloading and reloading operations, the core, in its entirety, is extracted from its reflective environment with the bars inserted, thereby increasing its margin of antireactivity until it is placed in the reloading bench.

Le réacteur peut être rechargé tous les ans, en période estivale, lorsque la demande de chaleur est la plus faible, pendant une période de quelques jours durant laquelle des moyens complémentaires de production sur le réseau de chaleur sont activés. C’est aussi le moment où la maintenance est effectuée et les systèmes testés.The reactor can be refueled annually during the summer months, when heat demand is lowest, for a period of a few days during which additional production facilities on the district heating network are activated. This is also the time when maintenance is carried out and systems are tested.

Les opérations d’arrêt et de déchargement peuvent être réalisées selon la séquence suivante :

  1. - Arrêt du réacteur et insertion de l’ensemble des barres de contrôle 601 dans le cœur ;
  2. - Egalisation des pressions du réacteur et de la piscine ;
  3. - Ouverture de la cuve primaire dans la piscine, retrait et dépose du couvercle 11 dans une zone dédiée 33;
  4. - Démontage et dépose des internes supérieurs de la cuve, laissant les barres de contrôle insérées dans le cœur ;
  5. - déplacement, par un pont roulant 41 du hall réacteur 4 du panier comportant le cœur avec les barres de contrôle insérées entre le fond de la cuve 9 et un banc de rechargement 32 dans la piscine 3 contenant la cuve 9.
The stopping and unloading operations can be carried out according to the following sequence:
  1. - Shutdown of the reactor and insertion of all 601 control rods into the core;
  2. - Equalization of reactor and pool pressures;
  3. - Opening of the primary tank in the pool, removal and placement of the cover 11 in a dedicated area 33;
  4. - Dismantling and removal of the upper internals of the tank, leaving the control rods inserted in the core;
  5. - movement, by an overhead crane 41 from reactor hall 4 of the basket containing the core with the control rods inserted between the bottom of the tank 9 and a reloading bench 32 in the pool 3 containing the tank 9.

Le cœur, dans le banc de rechargement, peut être entouré de matériaux absorbants les neutrons (acier au bore par exemple, ou autres matériaux neutrophages), qui fournissent suffisamment d’antiréactivité pour manipuler les barres de contrôle et insérer des assemblages neufs.The core, in the reloading bench, can be surrounded by neutron-absorbing materials (boron steel for example, or other neutrophilizing materials), which provide sufficient anti-reactivity to manipulate control bars and insert new assemblies.

Des caractéristiques importantes sont les suivantes :Key characteristics include:

- Un ensemble de mesures sont prises sur le réacteur, lorsqu’il est en fonctionnement pour interdire une excursion rapide de réactivité.- A set of measures are taken on the reactor, when it is in operation, to prevent a rapid excursion of reactivity.

- Le cœur, en opération, est entouré de matériaux réflecteurs de neutrons, permettant de limiter leur fuite, très importante étant donné sa petite taille et réduire autant que possible sa réactivité intrinsèque.- The core, in operation, is surrounded by neutron-reflecting materials, allowing to limit their leakage, very significant given its small size and to reduce as much as possible its intrinsic reactivity.

Des poisons consommables, qui disparaissent progressivement au cours du cycle combustible, contribuent aussi à la réduction de la réactivité intrinsèque du cœur.Consumable poisons, which gradually disappear during the fuel cycle, also contribute to reducing the intrinsic reactivity of the core.

- Le cœur est toujours installé dans un panier qui permet son extraction et son insertion dans le réacteur tout en maintenant la présence de l’ensemble des barres de contrôle et d’arrêt.- The core is always installed in a basket which allows its extraction and insertion into the reactor while maintaining the presence of all the control and stop rods.

- Pour les opérations d’extractions du combustible usé et d’insertion du combustible neuf, le panier contenant le cœur est déposé dans un banc de rechargement composé de matériaux neutrophages, permettant ainsi la manipulation des barres de contrôle et d’arrêt.- For the operations of extracting the spent fuel and inserting the new fuel, the basket containing the core is placed in a reloading bench composed of neutrophic materials, thus allowing the manipulation of the control and stop bars.

- Le cœur respecte ainsi les marges d’antiréactivité réglementaires même en cas de défaillance mécanique ou d’erreur opérateur.- The core thus respects the regulatory anti-reactivity margins even in the event of mechanical failure or operator error.

L’invention ne se limite pas aux exemples décrits ci-avant, seulement à titre d’exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l’homme de l’art dans le cadre de la protection recherchée. La configuration décrite permet l’installation de l’installation nucléaire présentée dans des zones urbanisées.The invention is not limited to the examples described above, which are given only as examples, but encompasses all the variations that a person skilled in the art could envision within the framework of the desired protection. The described configuration allows for the installation of the nuclear facility presented in urban areas.

Claims (10)

Réacteur nucléaire pourvu d’un cœur nucléaire (6), disposé sur un support (6a) dans un fond d’une cuve cylindrique (9) orientée selon un axe vertical, remplie d’un liquide caloporteur notamment de l’eau sous un dôme supérieur de la cuve, comportant un échangeur primaire (91) annulaire entourant une cheminée (9a) d’installation et d’extraction dudit cœur, ledit échangeur débutant au-dessus dudit cœur, s’étendant le long de la paroi cylindrique de la cuve sous ledit dôme, et comportant un circuit primaire constitué par le liquide caloporteur circulant dans le cœur et dans ledit échangeur primaire par convexion,caractérisé en cequ’une première partie de la paroi cylindrique (94) de ladite cuve (9) est entourée par une première enveloppe annulaire (1a) formant un plenum froid (83) mis en communication avec une entrée (91a) d’un circuit secondaire dudit échangeur (91) en partie basse dudit échangeur et s’étendant depuis le bas de la cuve jusque sous une sortie (91b) de l’échangeur primaire, en ce qu’une seconde partie de ladite paroi cylindrique est entourée par une seconde enveloppe annulaire (1b), au-dessus de ladite première enveloppe annulaire (1a), formant un plenum chaud mis en communication avec la sortie (91b) dudit circuit secondaire dudit échangeur (91) en partie haute dudit échangeur, un circuit intermédiaire d’extraction de chaleur comportant une première tubulure (81), d’arrivée de liquide caloporteur froid, débouchant en partie supérieure de ladite première enveloppe (1a) tandis qu’une deuxième tubulure de départ de liquide caloporteur chaud sort en partie supérieure de ladite seconde enveloppe (1b).A nuclear reactor equipped with a nuclear core (6), disposed on a support (6a) in the bottom of a cylindrical vessel (9) oriented about a vertical axis, filled with a heat transfer fluid, in particular water, under an upper dome of the vessel, comprising an annular primary heat exchanger (91) surrounding an installation and extraction stack (9a) for said core, said heat exchanger originating above said core, extending along the cylindrical wall of the vessel under said dome, and comprising a primary circuit consisting of the heat transfer fluid circulating in the core and in said primary heat exchanger by convection, characterized in that a first part of the cylindrical wall (94) of said vessel (9) is surrounded by a first annular shell (1a) forming a cold plenum (83) connected to an inlet (91a) of a secondary circuit of said heat exchanger (91) in the lower part of said heat exchanger and extending from the bottom of the vessel to under an outlet (91b) of the primary exchanger, in that a second part of said cylindrical wall is surrounded by a second annular envelope (1b), above said first annular envelope (1a), forming a hot plenum connected with the outlet (91b) of said secondary circuit of said exchanger (91) in the upper part of said exchanger, an intermediate heat extraction circuit comprising a first tube (81), for the inlet of cold heat transfer fluid, opening into the upper part of said first envelope (1a) while a second tube for the outlet of hot heat transfer fluid exits into the upper part of said second envelope (1b). Réacteur nucléaire selon la revendication 1 pour lequel le dôme supérieur de la cuve est rempli d’un gaz chimiquement neutre (93) de régulation de pression dans la cuve.Nuclear reactor according to claim 1 wherein the upper dome of the vessel is filled with a chemically neutral gas (93) for pressure regulation in the vessel. Installation nucléaire comportant un réacteur selon la revendication 1 ou 2 pour laquelle la cuve est disposée dans un puits (2) ménagé dans le fond d’une piscine (3) remplie du même liquide caloporteur que le circuit intermédiaire, ladite première enveloppe et ladite seconde enveloppe étant entourées par le liquide caloporteur contenu dans la piscine.Nuclear installation comprising a reactor according to claim 1 or 2 wherein the vessel is disposed in a well (2) made in the bottom of a pool (3) filled with the same heat transfer fluid as the intermediate circuit, said first shell and said second shell being surrounded by the heat transfer fluid contained in the pool. Installation nucléaire selon la revendication 3 pour laquelle la première enveloppe (1a) comporte une première ouverture (83a) de mise en communication dudit plenum froid (83) dans la première enveloppe (1a) avec la piscine (3), ladite première ouverture (83a) étant maintenue fermée par un premier clapet gravitaire (85) repoussé sous l’action d’un premier flux dudit liquide caloporteur (F1) entre la première tubulure (81), d’arrivée de liquide caloporteur froid d’un circuit intermédiaire (8) et la deuxième tubulure (82) de départ de liquide caloporteur chaud dudit circuit intermédiaire, ladite première ouverture s’ouvrant sous l’action du premier clapet gravitaire en l’absence dudit premier flux (F1) en sorte de laisser passer du liquide caloporteur entre la première enveloppe et la piscine (3).Nuclear installation according to claim 3, wherein the first shell (1a) has a first opening (83a) for communicating said cold plenum (83) in the first shell (1a) with the pool (3), said first opening (83a) being kept closed by a first gravity valve (85) pushed back under the action of a first flow of said heat transfer fluid (F1) between the first pipe (81), inlet of cold heat transfer fluid of an intermediate circuit (8) and the second pipe (82) outlet of hot heat transfer fluid of said intermediate circuit, said first opening opening under the action of the first gravity valve in the absence of said first flow (F1) so as to allow heat transfer fluid to pass between the first shell and the pool (3). Installation nucléaire selon la revendication 4 pour laquelle ledit premier clapet gravitaire comporte une masse (86) calibrée en fonction dudit premier flux (F1) pour fermer la première ouverture à partir d’une valeur de premier flux (F1) donnée.Nuclear installation according to claim 4 wherein said first gravity valve comprises a mass (86) calibrated as a function of said first flux (F1) to close the first opening from a given first flux (F1) value. Installation nucléaire selon la revendication 4 ou 5 pour laquelle la deuxième enveloppe (1b) comporte une seconde ouverture (84a) de mise en communication dudit plenum chaud avec la piscine, ladite seconde ouverture étant maintenue fermée par un deuxième clapet gravitaire (87) en présence dudit premier flux (F1) ressortant du réacteur par une deuxième tubulure (82), ladite deuxième ouverture s’ouvrant sous l’action du deuxième clapet gravitaire en l’absence dudit premier flux (F1) en sorte de laisser passer du liquide caloporteur entre la deuxième enveloppe (1b) et la piscine (3).Nuclear installation according to claim 4 or 5 wherein the second shell (1b) has a second opening (84a) for communicating said hot plenum with the pool, said second opening being kept closed by a second gravity valve (87) in the presence of said first flow (F1) exiting the reactor through a second pipe (82), said second opening opening under the action of the second gravity valve in the absence of said first flow (F1) so as to allow heat transfer fluid to pass between the second shell (1b) and the pool (3). Installation nucléaire selon la revendication 6 pour laquelle ledit deuxième clapet gravitaire comporte une masse (88) calibrée en fonction dudit premier flux (F1) pour fermer la seconde ouverture à partir d’une valeur de premier flux (F1) donnée.Nuclear installation according to claim 6 wherein said second gravity valve comprises a mass (88) calibrated as a function of said first flux (F1) to close the second opening from a given first flux value (F1). Installation nucléaire selon l’une quelconque des revendications 3 à 7 pour laquelle le volume de la piscine (3) est dimensionné de sorte à garantir un refroidissement passif d’une puissance résiduelle du cœur (6) en l’absence d’autre moyen de refroidissement et maintenir le liquide caloporteur du circuit primaire au-dessous d’une température fixée pendant une durée déterminée.Nuclear installation according to any one of claims 3 to 7 wherein the volume of the pool (3) is sized so as to guarantee passive cooling of a residual power of the core (6) in the absence of other means of cooling and to maintain the heat transfer fluid of the primary circuit below a fixed temperature for a determined time. Installation nucléaire selon l’une quelconque des revendications précédentes pour laquelle la première tubulure (81) et la deuxième tubulure (82) sont parties du circuit intermédiaire (8) comportant un échangeur intermédiaire (100) et au moins une pompe (101).Nuclear installation according to any one of the preceding claims wherein the first pipe (81) and the second pipe (82) are parts of the intermediate circuit (8) comprising an intermediate exchanger (100) and at least one pump (101). Installation nucléaire selon la revendication 9 pour laquelle ledit échangeur intermédiaire distribue la chaleur du circuit intermédiaire à un réseau de distribution primaire (105) de chauffage urbain alimentant des premiers bâtiments (106) et des sous stations (110, 120) alimentant en chaleur des seconds bâtiment (107, 108, 109).Nuclear installation according to claim 9 wherein said intermediate exchanger distributes heat from the intermediate circuit to a primary district heating distribution network (105) supplying first buildings (106) and substations (110, 120) supplying heat to second buildings (107, 108, 109).
FR2306983A 2023-06-30 2023-06-30 NUCLEAR REACTOR WITH CONVECTIVE EXCHANGER Pending FR3150630A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2306983A FR3150630A1 (en) 2023-06-30 2023-06-30 NUCLEAR REACTOR WITH CONVECTIVE EXCHANGER
PCT/FR2024/050819 WO2025003598A1 (en) 2023-06-30 2024-06-20 Nuclear reactor having a convective exchanger

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2306983 2023-06-30
FR2306983A FR3150630A1 (en) 2023-06-30 2023-06-30 NUCLEAR REACTOR WITH CONVECTIVE EXCHANGER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3150630A1 true FR3150630A1 (en) 2025-01-03

Family

ID=88291239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2306983A Pending FR3150630A1 (en) 2023-06-30 2023-06-30 NUCLEAR REACTOR WITH CONVECTIVE EXCHANGER

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3150630A1 (en)
WO (1) WO2025003598A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2314560A1 (en) 1975-06-10 1977-01-07 Asea Atom Ab Light water reactor immersed in water filled basin - has inlet from basin opened automatically to provide emergency cooling
US4363780A (en) 1979-12-17 1982-12-14 Ab Asea-Atom Boiling reactor
US4696791A (en) * 1984-07-17 1987-09-29 Sulzer Brothers Limited Nuclear reactor installation
WO2015089662A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-25 Hatch Ltd. Nuclear reactor safety system
WO2022106756A2 (en) 2020-11-20 2022-05-27 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy A nuclear reactor module and a nuclear district heating reactor comprising and method of operating the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2314560A1 (en) 1975-06-10 1977-01-07 Asea Atom Ab Light water reactor immersed in water filled basin - has inlet from basin opened automatically to provide emergency cooling
US4363780A (en) 1979-12-17 1982-12-14 Ab Asea-Atom Boiling reactor
US4696791A (en) * 1984-07-17 1987-09-29 Sulzer Brothers Limited Nuclear reactor installation
WO2015089662A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-25 Hatch Ltd. Nuclear reactor safety system
WO2022106756A2 (en) 2020-11-20 2022-05-27 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy A nuclear reactor module and a nuclear district heating reactor comprising and method of operating the same

Also Published As

Publication number Publication date
WO2025003598A1 (en) 2025-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104205237B (en) integrated molten salt reactor
RU2596160C2 (en) Small nuclear power plant on fast neutron reactors with long refuelling intervals
CN101999149B (en) Passive emergency water supply system for nuclear reactors
EP1464058B1 (en) Compact pressurized water nuclear reactor
US20160329113A1 (en) SLIMM-Scalable Liquid Metal Cooled Small Modular Reactor
Carre et al. Update of the French R&D strategy on gas-cooled reactors
Magan et al. CAREM project status
Matejovic et al. ASTEC applications to VVER-440/V213 reactors
FR3150630A1 (en) NUCLEAR REACTOR WITH CONVECTIVE EXCHANGER
FR3150633A1 (en) NUCLEAR REACTOR CORE ARRANGEMENT AND METHOD FOR HANDLING SAID ARRANGEMENT
FR3150631A1 (en) SECURITY SYSTEM OF A NUCLEAR INSTALLATION AND METHOD FOR MAKING SUCH AN INSTALLATION SAFE
EP4390972B1 (en) Installation comprising at least one nuclear reactor and a thermal storage pit at least partly arranged above the reactor and connected to a heat network
JP2006343321A (en) Fast reactor fuel element, fast reactor and fast reactor facility construction method
WO2024133281A1 (en) Nuclear facility comprising at least one modular nuclear reactor (smr) and a vessel pit delimiting a water basin in which the smr reactor block is submerged
CN105122377B (en) In-containment spent fuel storage with limited make-up water for spent fuel pools
Yamashita et al. An innovative conceptual design of safe and simplified boiling water reactor (SSBWR)
WO2026003222A1 (en) Nuclear power plant with a nuclear building housing at least one molten salt fast neutron nuclear reactor and a system for managing the fission gases accumulated in the reactor cover gas plenum
FR3134221A1 (en) Internal vessel for nuclear reactor and reactor comprising several internal vessels
FR3143824A1 (en) Modular type pressurized water nuclear reactor (PWR) with pressurizer without water spray.
Schleicher et al. Design and Development of EM2
Kunitomi et al. Safety characteristics of GTHTR and safety demonstration test program using HTTR
Huang et al. Research on equipment survivability assessment in severe accidents for CANDU6
WO2024256546A1 (en) Heat-generating nuclear reactor with liquid metal coolant and core comprising coolant-sealed tubes each housing &#34;triso&#34; nuclear fuel particles
Kambe et al. RAPID-L and RAPID operator free fast reactor concepts without any control rods
RU2524397C1 (en) Horizontal reactor with displacing neutron reflector and method of its operation

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20250103

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3