FR3064808B1 - Pompe pour un reacteur nucleaire - Google Patents

Abstract

La pompe comprend : - une structure de guidage (15) avec une partie tubulaire (19) placée autour de l'arbre de pompe (9); - une barrière thermique (37) comprenant un échangeur de chaleur (45) placé dans un logement (47) délimité par un couvercle de barrière thermique (41) ; - un écran thermique (57) interposé radialement entre la barrière thermique (37) et la partie tubulaire (19) de la structure de guidage (15). L'écran thermique (57) comprend un écran thermique supérieur (73) interposé radialement entre le corps de barrière thermique (39) et la partie tubulaire (19) et un écran thermique inférieur (75) interposé radialement entre le couvercle de barrière thermique (41) et la partie tubulaire (19), l'écran thermique supérieur (73) étant plaqué contre le corps de barrière thermique (39) et l'écran thermique inférieur (75) étant plaqué contre la partie tubulaire (19).

Description

Pompe pour un réacteur nucléaire L’invention concerne en général les pompes de réacteur nucléaire, notamment les pompes primaires, destinées à mettre en mouvement le fluide primaire du réacteur.

Plus précisément, l’invention concerne selon un premier aspect une pompe pour un fluide d’un réacteur nucléaire, la pompe comprenant : - une structure fixe ; - un arbre de pompe, mobile en rotation par rapport à la structure fixe autour d’un axe de rotation ; - une roue de pompe, rigidement fixée à l’arbre de pompe ; - une structure de guidage du fluide mis en mouvement par la roue de pompe, fixée à la structure fixe, la structure de guidage comprenant une partie tubulaire placée autour de l’arbre de pompe, la structure de guidage délimitant intérieurement une chambre de circulation du fluide dans laquelle est placée la roue de pompe ; - une barrière thermique interposée radialement entre la partie tubulaire et l’arbre de pompe, la barrière thermique comprenant un corps de barrière thermique et un couvercle de barrière thermique interposé axialement le long de l’arbre de pompe entre le corps de barrière thermique et la roue de pompe, la barrière thermique comprenant un échangeur de chaleur placé dans un logement délimité par le couvercle de barrière thermique ; - un écran thermique interposé radialement entre la barrière thermique et la partie tubulaire de la structure de guidage.

Une telle pompe comprend typiquement un diffuseur définissant la partie tubulaire. Il est possible de fixer l’écran thermique contre la partie tubulaire. Il existe alors un interstice entre l’écran thermique et le corps de barrière thermique.

De telles pompes comportent généralement un dispositif d’étanchéité dynamique, avec une injection d’un fluide de barrage le long de l’arbre de pompe. Ce fluide de barrage s’écoule au niveau du dispositif d’étanchéité ainsi que le long de l’arbre de pompe, jusque dans le logement recevant l’échangeur de chaleur, puis dans la chambre au-dessus de la roue de la pompe et enfin dans le fluide primaire.

En cas de défaillance du dispositif d’étanchéité dynamique, le fluide primaire à haute température remonte, à partir de la chambre de circulation, le long de l’arbre dans le logement recevant l’échangeur de chaleur. Il s’écoule jusqu’au dispositif d’étanchéité dynamique. Parallèlement à cet écoulement principal, des recirculations de fluide primaire à haute température apparaissent dans l’interstice entre l’écran thermique et le corps de barrière thermique.

La chaleur du fluide primaire se diffuse à travers le corps de barrière thermique, jusqu’aux joints d’étanchéité placés autour de l’arbre de pompe.

La puissance thermique du fluide primaire remontant à travers l’échangeur est en partie extraite par celui-ci. Les recirculations de fluide primaire entre l’écran et la barrière thermique non refroidies par l’échangeur de chaleur apportent une puissance thermique directement en partie supérieure du corps de barrière thermique et par diffusion jusqu’à la cavité en amont du dispositif d’étanchéité. Le dispositif d’étanchéité dynamique présente par conséquent une température plus importante que lors du fonctionnement de la pompe avec injection.

Or, pour avoir un fonctionnement efficace de la pompe, la température des joints doit rester en permanence inférieure à 90 °C.

Le flux de chaleur diffusé à travers le corps de barrière thermique est une difficulté pour l’obtention de ce résultat.

Dans ce contexte, l’invention vise à proposer une pompe dans laquelle il est plus facile de maintenir les joints d’étanchéité de l’arbre de pompe en dessous de leur température maximale autorisée. A cette fin, l’invention porte sur une pompe du type précité, caractérisée en ce que l’écran thermique comprend un écran thermique supérieur interposé radialement entre le corps de barrière thermique et la partie tubulaire et un écran thermique inférieur interposé radialement entre le couvercle de barrière thermique et la partie tubulaire, l’écran thermique supérieur étant plaqué contre le corps de barrière thermique et l’écran thermique inférieur étant plaqué contre la partie tubulaire.

Du fait que l’écran thermique supérieur soit plaqué contre le corps de barrière thermique, il n’existe qu’un interstice de très faible épaisseur entre le corps et l’écran thermique supérieur. Il ne peut pratiquement pas y avoir de circulation de fluide entre le corps de barrière thermique et l’écran thermique supérieur. Le flux de chaleur diffusé à travers le corps de barrière thermique vers les joints de l’arbre de pompe est réduit.

La pompe peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - l’écran thermique supérieur est rigidement fixé au corps de barrière thermique ; - l’écran thermique supérieur présente une extrémité axiale inférieure vers l’écran thermique inférieur, rigidement fixée à la partie tubulaire par une soudure périphérique étanche ; - l’écran thermique supérieur est séparé de la partie tubulaire par un interstice supérieur, une cavité entre l’écran thermique supérieur et l’écran thermique inférieur raccordant fluidiquement l’interstice supérieur au logement ; - la barrière thermique comprend au moins un dispositif de perte de charge ou d’étanchéité placé dans l’interstice supérieur ou dans la cavité ; - l’écran thermique inférieur est rigidement fixé à la partie tubulaire ; - l’écran thermique inférieur comprend un prolongement engagé dans l’interstice supérieur et rigidement fixé à la partie tubulaire ; - l’écran thermique inférieur est séparé du couvercle de barrière thermique par un interstice inférieur communiquant fluidiquement avec le logement ; - l’écran thermique inférieur et/ou supérieur comprend un caisson et une pluralité de plaques disposées parallèlement les unes aux autres dans le caisson, les plaques étant séparées les unes des autres par des lames de liquide d’épaisseurs inférieures à 1,5 mm ; - chaque plaque présente une épaisseur inférieure à 0.8 mm ; - comprend au moins un joint d’arbre disposé autour de l’arbre de pompe, et une chambre ménagée radialement entre le corps de barrière thermique et l’arbre de pompe, la chambre étant disposée axialement le long de l’arbre de pompe entre le ou les joints d’arbre et le logement, la pompe comportant en outre un dispositif d’injection d’un fluide de barrage comprenant un circuit d’injection d’un fluide de barrage dans la chambre, le fluide de barrage s’écoulant le long de l’arbre de pompe en suivant un chemin depuis la chambre jusqu’au logement, puis du logement jusqu’à la chambre de circulation du fluide ; - la structure de guidage comprend une volute délimitant intérieurement la chambre de circulation, et un diffuseur disposé à l’intérieur de la volute et définissant la partie tubulaire ; - les écrans thermiques supérieur et inférieur sont deux structures indépendantes l’une de l’autre.

Selon un second aspect, l’invention porte sur un réacteur nucléaire comprenant une cuve dans laquelle sont placés des assemblages de combustible nucléaire, et un circuit primaire, la cuve comportant une entrée de fluide primaire et une sortie de fluide primaire, le circuit primaire raccordant fluidiquement la sortie de fluide primaire à l’entrée de fluide primaire et comportant une pompe ayant les caractéristiques ci-dessus agencée de manière à assurer la circulation du fluide primaire depuis la sortie de fluide primaire de la cuve jusqu’à l’entrée de fluide primaire. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue partielle d’une pompe primaire de réacteur nucléaire conforme à l’invention ; - la figure 2 est une vue agrandie de la barrière thermique et de l’écran thermique de la pompe de la figure 1 ; et - les figures 3 et 4 sont des zooms sur les détails III et IV de la figure 2.

La pompe 1 représentée sur la figure 1 est destinée à mettre en mouvement un fluide d’un réacteur nucléaire. Typiquement, cette pompe est une pompe primaire, destinée à mettre en mouvement le fluide primaire du réacteur nucléaire.

Dans un réacteur à eau pressurisée (REP, ou PWR en anglais), le réacteur comporte une cuve contenant les assemblages de combustible nucléaire, et un générateur de vapeur. Le générateur de vapeur présente un côté primaire et un côté secondaire, dans lesquels circulent respectivement le fluide primaire et le fluide secondaire, le fluide primaire cédant une partie de son énergie calorifique au fluide secondaire dans le générateur de vapeur. Le réacteur comporte un circuit primaire raccordant une sortie de fluide primaire de la cuve à une entrée du côté primaire du générateur de vapeur, et raccordant une sortie du côté primaire du générateur de vapeur à une entrée de fluide primaire de la cuve. La pompe est intercalée dans le circuit primaire et assure la circulation du fluide primaire dans le circuit primaire.

En variante, la pompe est une pompe secondaire, intercalée sur le circuit secondaire du réacteur nucléaire. Elle assure la circulation du fluide secondaire entre le côté secondaire du générateur de vapeur et une turbine à vapeur.

Dans un réacteur à eau bouillante (BWR), le circuit primaire raccorde directement la cuve du réacteur à la turbine à vapeur. Dans ce cas, la pompe est intercalée sur le circuit primaire entre la turbine et l’entrée de fluide primaire de la cuve.

En variante, la pompe est utilisée dans d’autres circuits du réacteur nucléaire, pour mettre en mouvement tout type de fluide.

Comme visible sur la figure 1, la pompe comporte une structure fixe 3, prévue pour être rigidement liée au génie civil du réacteur par différents dispositifs non représentés sur la figure 1. La structure fixe 3 n’est que partiellement représentée sur la figure 1. Elle comporte notamment une bride principale 5 et un support moteur 7 Ces pièces sont liées entre elle par tous moyens appropriés.

La pompe 1 comporte encore un arbre de pompe 9, mobile en rotation par rapport à la structure fixe 3 autour d’un axe de rotation X. L’axe de rotation X est typiquement sensiblement vertical.

La pompe 1 comporte typiquement un moteur non représenté logé au-dessus du support moteur 7. Le moteur entraîne l’arbre de pompe 9 en rotation.

La pompe 1 comporte encore une roue de pompe 11, rigidement fixée à l’arbre de pompe 9.

Dans l’exemple représenté, la roue de pompe 11 est rigidement fixée à une extrémité inférieure 13 de l’arbre de pompe 9.

Par ailleurs, la pompe 1 comporte une structure de guidage 15 du fluide mis en mouvement par la roue 11 de pompe. La structure de guidage 15 délimite intérieurement une chambre 17 de circulation du fluide, dans laquelle est placée la roue 11 de pompe.

On voit sur la figure 1 que la structure de guidage 15 comporte une partie tubulaire 19 placée autour de l’arbre de pompe. La partie tubulaire 19 est coaxiale à l’axe X.

Plus précisément, la structure de guidage 15 comprend une volute 21 qui délimite intérieurement la chambre de circulation 17. La volute 21 est rigidement fixée à la structure fixe 3, et plus particulièrement à la bride principale 5.

Dans l’exemple représenté, la pompe 1 est de type helico-centrifuge, la volute 21 présentant une entrée de fluide 23 située sous la roue de pompe 11, dans le prolongement de celle-ci suivant l’axe X. La sortie de fluide non représentée est ménagée dans la volute 21, suivant une direction radiale par rapport à l’axe X.

Par ailleurs, la structure de guidage 15 comprend un diffuseur 25 disposé à l’intérieur de la volute 21. Avantageusement, le diffuseur 25 définit la partie tubulaire 19. Le diffuseur 25 est lui aussi rigidement fixé à la structure fixe 3, par tous moyens appropriés.

Le diffuseur 25 comprend typiquement une partie de guidage 27 de fluide prolongeant la partie tubulaire 19 vers le bas. La partie de guidage 27 est disposée dans le prolongement de la roue de pompe 11 et présente des passages internes 29 guidant le fluide refoulé par la roue de pompe vers la chambre 17.

La volute 21 présente une partie supérieure 31 formant bride 31, rigidement fixée à la bride principale 5.

La partie tubulaire 19 comporte un tronçon supérieur 33 formant bride, placé à l’intérieur de la bride 31. La partie tubulaire 19 comporte également un tronçon intermédiaire 35, raccordant le tronçon supérieur 33 à la partie inférieure de guidage 27.

La partie tubulaire 19 délimite intérieurement un conduit pour le passage de l’arbre de pompe 9, et pour loger différents équipements qui seront décrits plus bas.

La pompe 1 comporte encore une barrière thermique 37, interposée radialement entre la partie tubulaire 19 et l’arbre de pompe 9.

Cette barrière thermique 37 comporte un corps de barrière thermique 39 et un couvercle de barrière thermique 41. Le corps de barrière thermique 39 est tubulaire, et entoure l’arbre de pompe 9. Selon l’axe X, il est situé sensiblement au niveau du tronçon supérieur 33 formant bride.

Le couvercle 41 est interposé axialement le long de l’arbre de pompe 9 entre le corps de barrière thermique 39 et la roue de pompe 11. Le couvercle 41 est fixé au corps de barrière thermique 39 au niveau de sa face inférieure. Il se situe sensiblement au niveau des tronçons supérieur 33 et intermédiaire 35.

Plus précisément, on voit sur la figure 1 que la partie tubulaire 19 délimite avec l’arbre de pompe 9 un volume annulaire dans lequel est logée la barrière thermique 37. Ce volume annulaire est fermé axialement vers la roue de pompe 11 par une paroi en forme d’anneau 43, faisant partie du diffuseur 25. Il est délimité radialement vers l’extérieur par les tronçons 33 et 35. Il est délimité radialement vers l’intérieur par l’arbre de pompe 9.

La barrière thermique 37 comporte par ailleurs un échangeur de chaleur 45, placé dans un logement 47 délimité par le couvercle de barrière thermique 41. Le logement 47 est cylindrique et entoure complètement l’arbre de pompe 9. Il est fermé axialement vers la roue de pompe 11 par une paroi annulaire 49 du couvercle de barrière thermique. Le logement 47 est fermé radialement vers l’extérieur par une paroi cylindrique 51 du couvercle de barrière thermique. Le logement 47 est fermé axialement à l’opposé de la roue de pompe par le corps de barrière thermique 39. Le logement 47 est fermé radialement vers l’intérieur par l’anneau labyrinthe 53, solidaire du corps de barrière thermique.

La barrière thermique 37 comporte encore une alimentation 55 en fluide de refroidissement. Elle est raccordée à l’échangeur de chaleur 45 et assure une circulation du fluide de refroidissement à l’intérieur de celui-ci.

Par ailleurs, un écran thermique 57 est interposé radialement entre la barrière thermique 37 et la partie tubulaire 19. Cet écran thermique 57 sera décrit en détail plus loin.

La pompe 1 comporte typiquement un ou plusieurs joints d’arbre, placés autour de l’arbre de pompe 9. Dans l’exemple représenté, la pompe comporte trois joints d’arbre 59, 61, 63, placés axialement les uns derrière les autres. Ces joints sont séparés axialement de la roue de pompe 11 par un palier 65 ainsi que par la barrière thermique 37. L’échangeur intégré à cette dernière permet de protéger thermiquement les joints d’arbre, en cas de perte de l’alimentation en fluide de barrage.

Le palier 65 assure le guidage en rotation de l’arbre de pompe 9. Le palier 65 est logé dans une chambre 66 délimitée radialement entre le corps de barrière thermique 39 et l’arbre de pompe 9. Il est rigidement fixé en partie basse au corps de barrière thermique 39.

La chambre 66 est située axialement le long de l’arbre de pompe 9 entre le joint d’arbre 59 et le logement 47 de barrière thermique. La chambre 66 est ménagée radialement entre le corps de barrière thermique 39 et l’arbre de pompe 9.

Typiquement, la pompe 1 comporte encore un dispositif 67 d’injection d’un fluide de barrage. Le fluide de barrage a pour rôle d'éviter une remonter du fluide à travers l'ensemble de la pompe jusqu'au dispositif de joints d’arbres 59, 61,63.

Le dispositif 67 comporte un circuit 69 prévu pour injecter un fluide de barrage froid dans la chambre 66. Le fluide de barrage froid circule au travers des joints d’arbre 59, 61,63 ainsi qu’en direction de la chambre 17 de la volute 21. L’écoulement du fluide de barrage suit le chemin 71 le long de l’arbre de pompe 9 depuis la chambre 66 jusqu’au logement 47, puis du logement 47 jusqu’à la chambre de circulation 17.

Comme visible plus précisément sur la figure 2, l’écran thermique 57 comprend un écran thermique supérieur 73 interposé radialement entre le corps de barrière thermique 39 et la partie tubulaire 19, et un écran thermique inférieur 75 interposé radialement entre le couvercle de barrière thermique 41 et la partie tubulaire 19.

Les écrans thermiques supérieur et inférieur sont deux structures indépendantes l’une de l’autre, c’est-à-dire dépourvues de fixation rigide l’une à l’autre. L’écran thermique supérieur 73 est cylindrique, et coaxial à l’axe X. L’écran thermique supérieur 73 est placé autour du corps de barrière thermique 19. L’écran thermique supérieur 73 est plaqué contre le corps de barrière thermique 39. On entend ici par « plaqué contre >> le fait que l’écran thermique supérieur 73 est au contact du corps de barrière thermique, ou est séparé de celui-ci par un interstice de très faible épaisseur. Cette épaisseur est typiquement inférieure à 2 mm, de préférence inférieure à 1 mm.

En revanche, l’écran thermique supérieur 73 est séparé de la partie tubulaire 19 par un interstice supérieur 76, visible plus nettement sur les vues de détail 3 et 4. Cet interstice 76 présente une épaisseur supérieure à 3 mm, de préférence supérieure à 5 mm.

On voit clairement sur la figure 1 que l’écran thermique supérieur 73 est interposé radialement entre le corps de barrière thermique 39 et le tronçon supérieur 33 formant bride de la partie tubulaire.

Plus précisément, le corps de barrière thermique 39 comporte une portion tubulaire 78, délimitant radialement vers l’extérieur la chambre 66. Il comporte encore une bride 79, faisant saillie radialement vers l’extérieur à partir de l’extrémité supérieure de la portion 79. La bride 79 est pincée axialement entre la bride principale 5 et le tronçon supérieur 33.

Le corps de barrière thermique 39 comporte encore une portion rentrante 80, prolongeant l’extrémité inférieure de la portion tubulaire 79 radialement vers l’intérieur et axialement vers la roue de pompe. La portion rentrante 80 sépare la chambre 66 du logement 47. L’écran thermique supérieur 73 est rigidement fixé au corps de barrière thermique 39.

Plus précisément, l’écran thermique supérieur 73 présente une extrémité axiale inférieure 81 tournée vers l’écran thermique inférieur 75, fixée au corps de barrière thermique 19. L’extrémité axiale inférieure 81 est fixée au corps de barrière thermique 39 par une soudure circonférentielle 82, étanche. Cette soudure 82 s’étend sur toute la périphérie du corps de barrière thermique 39. L’interstice entre le corps de barrière thermique 39 et l’écran supérieur 73 est donc fermé de manière étanche par la soudure 82 en partie inférieure, ce qui empêche toute circulation de liquide entre l’écran thermique supérieur 73 et le corps de barrière thermique 39.

La partie tubulaire 19 est délimitée radialement vers l’intérieur par une surface sensiblement cylindrique 83, coaxiale à l’axe X. Le corps de barrière thermique 39, et plus précisément la partie cylindrique 79 de ce corps, est délimitée radialement vers l’extérieur par une surface sensiblement cylindrique 84, coaxiale à l’axe X. L’écran thermique supérieur 73 est placé entre les surfaces 83 et 84. L’écran thermique supérieur 73 est délimité radialement vers l’intérieur par une surface interne 85. Cette surface 85 est typiquement sensiblement cylindrique, et coaxiale à l’axe X.

La surface interne 85 est plaquée contre la surface 84 du corps de barrière thermique 39.

Typiquement, une zone axialement inférieure de la surface 85 est directement au contact de la zone en vis-à-vis de la surface 84, ou est séparée de la zone en vis-à-vis par un interstice d’épaisseur inférieure à 1 mm, par exemple d’épaisseur 0.5 mm. Le reste de la surface 85 est séparé de la surface 84 par un interstice d’épaisseur légèrement plus grande, par exemple compris entre 0.5 et 1.5 mm.

Comme indiqué plus haut, l’écran thermique inférieur 75 est plaqué contre la partie tubulaire 19. Il est rigidement fixé par soudage à la surface radialement interne 83. Il est plaqué contre le tronçon intermédiaire 35 de la partie tubulaire 19. Il est cylindrique et coaxial à l’axe X. L’écran thermique inférieur 75 est séparé du couvercle de barrière thermique 41 par un interstice inférieur 86, communiquant fluidiquement avec le logement 47. Comme visible sur les figures, l’écran thermique inférieur 75 est inséré entre la paroi 51 du couvercle de barrière thermique et la partie tubulaire 19. La paroi 51 est délimitée radialement vers l’extérieur par une surface 87 sensiblement cylindrique. L’interstice inférieur 86 est délimité radialement vers l’intérieur par la surface 87 et radialement vers l’extérieur par l’écran thermique inférieur 75.

Comme visible sur les figures 2 et 3 notamment, il existe une cavité 88 entre l’écran thermique supérieur et l’écran thermique inférieur. Le volume de cette cavité 88 dépend de la liaison entre le couvercle de barrière thermique 39 et le corps de barrière thermique, de la conception des écrans thermiques inférieur et supérieur, de la fixation de ceux-ci ainsi que des déformations respectives lors des différentes conditions de fonctionnement de la pompe. Le volume de cette cavité 88 sera réduit au minimum afin de limiter les ponts thermiques entre la chambre 17 et la barrière thermique 37.

En d’autres termes, l’écran thermique supérieur 73 et l’écran thermique inférieur 75 ont un écartement axial limité l’un par rapport à l’autre. Cet écartement doit toutefois rester supérieur à une valeur minimum, par exemple 1,5 mm. L’interstice inférieur 86 communique fluidiquement aussi avec la cavité 88. Un interstice 89 est ménagé entre le corps de barrière thermique 39 et le couvercle de barrière thermique 41 (figure 3), et raccorde fluidiquement la cavité 88 et le logement 47.

Comme visible sur les figures 3 et 4, l’écran thermique inférieur 75 comprend un prolongement 91 engagé dans l’interstice supérieur 76 et rigidement fixé à la partie tubulaire 19. Le prolongement 91 a une forme cylindrique. Il prolonge la paroi radialement externe de l’écran thermique inférieur 75. Il s’étend sur toute la hauteur axiale de l’écran thermique supérieur 73. Le bord supérieur 93 du prolongement 91 est soudé par un cordon de soudure 95, visible sur la figure 4, à la partie tubulaire 19.

Ce prolongement permet de fixer commodément l’écran thermique inférieur à la partie tubulaire 19. Le prolongement 91 remonte pratiquement en haut du tronçon supérieur 33 formant bride et peut être soudé facilement.

Comme visible notamment sur les figures 2 et 3, la barrière thermique 37 comprend avantageusement au moins un dispositif de perte de charge ou d’étanchéité 97, placé dans l’interstice supérieur 76 ou dans la cavité 88. Ce dispositif est prévu pour limiter ou empêcher la circulation de fluide dans l’interstice supérieur 76, notamment du fluide primaire qui remonterait à partir du logement 47 en cas de perte du dispositif d’étanchéité dynamique 67. Dans l’exemple représenté, le dispositif 97 est interposé entre l’écran thermique supérieur 73 et le prolongement 91.

En variante, le ou les dispositifs 97 sont interposés entre les écrans thermiques supérieur 75 et inférieur 73, dans la cavité 88. Le ou les dispositifs 97 sont de tous types : lame métallique, tresse, joint labyrinthe, joint d’étanchéité, segment etc...

Le ou les dispositifs 97, dans l’exemple représenté sur les figures 2 et 3, sont fixés à l’extrémité inférieure de l’écran thermique supérieur. En variante, ils sont montés de manière différente, et sont par exemple comprimés entre les deux écrans.

Comme visible sur les figures 3 et 4, les écrans thermiques supérieur 73 et inférieur 75 ont typiquement la même structure. Ils comprennent avantageusement chacun un caisson cylindrique 99 et une pluralité de plaques 101 disposées parallèlement les unes aux autres à l’intérieur du caisson 99. Le caisson 99 et les plaques 101 sont typiquement métalliques. Les plaques 101 présentent chacune une forme cylindrique, et sont placées de manière concentrique les unes parallèlement aux autres. Elles ont par exemple une épaisseur inférieure à 0,8 mm, typiquement de 0,4 mm.

Les plaques sont séparées les unes des autres par des lames de liquide 103, qui sont avantageusement d’épaisseur inférieure à 1,5 mm. L’épaisseur des lames de liquide est par exemple de 1 mm. Chaque écran comprend un grand nombre de plaques, de préférence au moins trente plaques 101, encore de préférence au moins quarante plaques 101.

Le choix d’avoir des lames de liquide de faibles épaisseurs, et donc un grand nombre de plaques, permet de limiter la convexion du liquide entre les plaques.

Des entretoises 105 permettent de maintenir l’écartement entre les plaques 101. Dans l’exemple représenté sur la figure 3, les entretoises 105 sont solidaires du couvercle supérieur 107 du caisson.

Des orifices tels que l’orifice 109 permettent la vidange de l’écran supérieur lors de maintenance sur l’hydraulique de pompe.

En fonctionnement normal, l’alimentation 55 injecte un fluide de refroidissement dans l’échangeur de chaleur 45. Par ailleurs, le dispositif 67 injecte un fluide de barrage dans la chambre 66, celui-ci s’écoulant dans les joints d’étanchéité 59, 61,63 ainsi que le long du chemin de circulation 71 jusque dans le logement 47 puis du logement 47 dans la chambre de circulation 17. Ce fluide de barrage remplit donc la chambre 47, la cavité 88 et les interstices supérieur 76 et inférieur 86. Les écrans thermiques supérieur 73 et inférieur 75 sont eux aussi remplis par un fluide, par exemple par le fluide de barrage. Ce fluide de barrage est typiquement de l’eau

Du fait de l’injection du fluide de barrage, le fluide primaire ne remonte pas le long de l’arbre de pompe 9 jusqu’aux joints 59, 61 et 63 qui sont donc maintenus à leur température nominale.

Par ailleurs, la conduction de chaleur à partir de la chambre de circulation 17 à travers le diffuseur 25 jusqu’aux joints 59, 61, 63 est limitée par la présence du dispositif d’injection du fluide de barrage froid 67, de l’échangeur thermique 47 et des écrans thermiques supérieur et inférieur 73 et 75.

En cas de défaillance du dispositif d’étanchéité dynamique par injection du fluide de barrage, il n’y a plus de circulation du fluide de barrage le long de l’arbre de pompe 9. Le fluide primaire sous pression remplissant la chambre de circulation 17 remonte alors le long de l’arbre jusqu’au logement 47, et est en partie refroidi par l’échangeur de chaleur 45. Des recirculations se mettent en place entre le logement 47 et l’interstice 86 délimité entre le couvercle de barrière thermique 41 et l’écran thermique inférieur 73.

Le ou les dispositifs de perte de charge ou d’étanchéité 97 limitent les recirculations dans l’interstice supérieur 76. En revanche, le fluide primaire ne peut pas circuler entre le corps de barrière thermique 39 et l’écran thermique supérieur 73. L’apport de puissance thermique engendré par de possible recirculations en partie haute est supprimé. Les transferts thermiques par conduction à travers le corps de barrière thermique 39 sont donc limités. De ce fait, la montée en température du joint 59, et des autres joints 61 et 63, est également limitée.

En revanche, le fait que l’interstice inférieur 86 communique fluidiquement en permanence avec le logement 47 permet d’obtenir une température uniforme dans le couvercle de barrière thermique 41. Ceci est avantageux à terme pour la tenue mécanique de ce couvercle.

Claims (6)

1. REVENDICATIONS

   1. - Pompe pour un fluide d’un réacteur nucléaire, la pompe (1) comprenant : - une structure fixe (3) ; - un arbre de pompe (9), mobile en rotation par rapport à la structure fixe (3) autour d’un axe de rotation (X); - une roue de pompe (11), rigidement fixée à l’arbre de pompe (9) ; - une structure de guidage (15) du fluide mis en mouvement par la roue de pompe (11), fixée à la structure fixe (3), la structure de guidage (15) comprenant une partie tubulaire (19) placée autour de l’arbre de pompe (9), la structure de guidage (15) délimitant intérieurement une chambre de circulation du fluide dans laquelle est placée la roue de pompe (11); - une barrière thermique (37) interposée radialement entre la partie tubulaire (19) et l’arbre de pompe (9), la barrière thermique (37) comprenant un corps de barrière thermique (39) et un couvercle de barrière thermique (41) interposé axialement le long de l’arbre de pompe (9) entre le corps de barrière thermique (39) et la roue de pompe (11), la barrière thermique (37) comprenant un échangeur de chaleur (45) placé dans un logement (47) délimité par le couvercle de barrière thermique (41) ; - un écran thermique (57) interposé radialement entre la barrière thermique (37) et la partie tubulaire (19) de la structure de guidage (15) ; caractérisée en ce que l’écran thermique (57) comprend un écran thermique supérieur (73) interposé radialement entre le corps de barrière thermique (39) et la partie tubulaire (19) et un écran thermique inférieur (75) interposé radialement entre le couvercle de barrière thermique (41) et la partie tubulaire (19), l’écran thermique supérieur (73) étant plaqué contre le corps de barrière thermique (39) et l’écran thermique inférieur (75) étant plaqué contre la partie tubulaire (19).
2. 2, - Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’écran thermique supérieur (73) est rigidement fixé au corps de barrière thermique (39).
3. 3. - Pompe selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l’écran thermique supérieur (73) présente une extrémité axiale inférieure (81) vers l’écran thermique inférieur (75), rigidement fixée à la partie tubulaire (19) par une soudure périphérique étanche (82).
4. 4, - Pompe selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’écran thermique supérieur (73) est séparé de la partie tubulaire (19) par un interstice supérieur (76), une cavité (88) entre l’écran thermique supérieur (73) et l’écran thermique inférieur (75) raccordant fluidiquement l’interstice supérieur (76) au logement (47).
5. 5. - Pompe selon la revendication 4, caractérisée en ce que la barrière thermique (37) comprend au moins un dispositif de perte de charge ou d’étanchéité (97) placé dans l’interstice supérieur (76) ou dans la cavité (88). 6. - Pompe selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’écran thermique inférieur (75) est rigidement fixé à la partie tubulaire (19). 7. - Pompe selon la revendication 6 combinée à la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que l’écran thermique inférieur (75) comprend un prolongement (91) engagé dans l’interstice supérieur (76) et rigidement fixé à la partie tubulaire (19). 8. - Pompe selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’écran thermique inférieur (75) est séparé du couvercle de barrière thermique (41) par un interstice inférieur (86) communiquant fluidiquement avec le logement (47). 9. - Pompe selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’écran thermique inférieur et/ou supérieur (73, 75) comprend un caisson (99) et une pluralité de plaques (101) disposées parallèlement les unes aux autres dans le caisson (99), les plaques (101) étant séparées les unes des autres par des lames (103) de liquide d’épaisseurs inférieures à 1,5 mm. 10. - Pompe selon la revendication 9, caractérisée en ce que chaque plaque (101) présente une épaisseur inférieure à 0.8 mm. 11. - Pompe selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un joint d’arbre (59, 61, 63) disposé autour de l’arbre de pompe (9), et une chambre (66) ménagée radialement entre le corps de barrière thermique (39) et l’arbre de pompe (9), la chambre (66) étant disposée axialement le long de l’arbre de pompe (9) entre le ou les joints d’arbre (59, 61, 63) et le logement (47), la pompe comportant en outre un dispositif (67) d’injection d’un fluide de barrage comprenant un circuit (69) d’injection d’un fluide de barrage dans la chambre (66), le fluide de barrage s’écoulant le long de l’arbre de pompe (9) en suivant un chemin (71) depuis la chambre (66) jusqu’au logement (47), puis du logement (47) jusqu’à la chambre de circulation (17) du fluide. 12. - Pompe selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la structure de guidage (15) comprend une volute (21) délimitant intérieurement la chambre de circulation (17), et un diffuseur (25) disposé à l’intérieur de la volute (21) et définissant la partie tubulaire (19).
6. 13.- Pompe selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les écrans thermiques supérieur et inférieur (73, 75) sont deux structures indépendantes l’une de l’autre.