Pompage des métaux liquides
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Pompage des métaux liquides par Jean-Paul LE FRÈRE Ingénieur de l'École Nationale Supérieure d'Électricité et de Mécanique de Nancy Chef du Service Matériel Sodium à la Société Novatome 1. 1.1 1.2 1.3 Quels métaux ? Pour quels usages ? ........................................... Le sodium dans le domaine nucléaire ................................................ Les métaux alcalins en dehors du domaine des surgénérateurs ..... Les métaux non alcalins....................................................................... B 4 330 - 2 — 2 — 2 — 3 2. 2.1 Types de matériels en fonction de leur usage .......................... Pompage du sodium dans les surgénérateurs et les installations expérimentales associées .................................... Pompage des métaux alcalins en dehors du domaine des réacteurs surgénérateurs .............................................................. Pompage des métaux non alcalins ..................................................... — 3 — 3 — — 3 3 Pompes électromagnétiques. Généralités ................................. Principe général .................................................................................... Différents types de pompes................................................................. 3.2.1 Pompes à conduction.................................................................. 3.2.2 Pompes à induction..................................................................... Caractères généraux............................................................................. — — — — — — 4 4 4 4 6 7 Pompage du sodium dans le domaine nucléaire ..................... Pompes mécaniques ............................................................................ 4.1.1 Caractéristiques des pompes mécaniques pour circuits de réacteurs à sodium................................................................. 4.1.2 Exemple de réalisation : pompe primaire du réacteur Superphénix................................................................................. Pompes électromagnétiques ............................................................... 4.2.1 Domaine d’emploi ....................................................................... 4.2.2 Exemple de réalisation : pompe des circuits de secours du réacteur Superphénix ............................................................ — — 9 9 — 9 — — — 10 12 12 — 12 Pompage de l'aluminium et de ses alliages .............................. — 15 2.2 2.3 3. 3.1 3.2 3.3 4. 4.1 4.2 5. Pour en savoir plus.................................................................................... Doc. B 4 330 es machines utilisées pour pomper des métaux liquides dépendent à la fois du métal liquide pompé et du type d’application concerné. La nature du métal pompé intervient, d’une part, par l’intermédiaire de la température de fusion du métal qui constitue, bien entendu, la valeur minimale à laquelle on peut faire circuler ce métal à l’état liquide ; il est intuitif que la technologie ne pourra être la même pour pomper du mercure à la température ambiante, et pour pomper de l’aluminium liquide. D’autre part, la plupart des métaux liquides étant très corrosifs, les matériaux qui vont pouvoir être utilisés pour la construction des pompes diffèrent d’un métal liquide à l’autre. En ce qui concerne le type d'application, il faut distinguer les métaux qui sont véritablement utilisés à l’état liquide (le sodium, par exemple, en énergie nucléaire), et ceux qui ne sont à l’état liquide que pendant une phase transitoire d’un processus d’élaboration ou de fabrication. B 4 330 8 - 1984 L Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique B 4 330 − 1 POMPAGE DES MÉTAUX LIQUIDES ________________________________________________________________________________________________________ Enfin, il faut observer que pour certains métaux et pour certaines applications les pompes sont arrivées à un stade de maturité industrielle (pour le sodium en énergie nucléaire), alors que pour d’autres métaux et d’autres applications, des pompes de types divers équipent des installations pilotes sans qu’aucun type de matériel n’ait encore réussi à s’imposer. On commencera donc par examiner où l’on rencontre des métaux liquides dans l’industrie, et quels sont dans chaque cas les besoins de pompage. 1. Quels métaux ? Pour quels usages ? 1.1 Le sodium dans le domaine nucléaire Le sodium s’est imposé comme fluide de refroidissement des surgénérateurs en raison de son excellente conductivité thermique (de l’ordre de 70 W/m · oC), de son point de fusion relativement bas (98 oC), de sa température d’ébullition suffisamment élevée (882 oC à la pression atmosphérique normale) pour ne pas nécessiter de pressurisation et de ses propriétés neutroniques (faible absorption des neutrons et effet ralentisseur réduit). C’est un bon conducteur de la chaleur et de l’électricité, il est un peu moins dense que l’eau et sa viscosité dynamique est inférieure à celle de l’eau à 20 oC. En énergie nucléaire, le sodium est utilisé entre son point de fusion et 600 o C (650 o C au voisinage du combustible des réacteurs). On trouvera dans l’article Réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium [B 3 170], dans le traité Génie nucléaire, la description de ces réacteurs et l’utilisation qui y est faite du sodium. Rappelons seulement que le sodium y est utilisé comme caloporteur selon le schéma de la figure 1, pour transférer vers un circuit eau/vapeur alimentant la turbine la puissance thermique générée dans le cœur du réacteur par le combustible nucléaire. Les réacteurs comportent un circuit primaire qui extrait la chaleur du cœur et la transmet à un circuit intermédiaire grâce à un échangeur sodium/sodium, lequel circuit intermédiaire la transmet à son tour à un circuit eau/vapeur, grâce à un échangeur sodium/eau appelé générateur de vapeur car l’eau se vaporise à l’intérieur. Outre les circuits principaux qui remplissent la fonction de transfert de l’énergie thermique indiquée ci-avant, les surgénérateurs comportent un certain nombre de circuits auxiliaires : circuits de purification du sodium, circuits de refroidissement de secours, etc. Dans tous les cas, le sodium circule en circuit fermé et sa température reste dans la plage de 150 à 600 oC, sauf au voisinage du combustible où elle peut atteindre 650 oC. Par ailleurs, le développement des surgénérateurs a fait naître, dans les centres d’études nucléaires et dans les centres d’essais, un grand nombre d’installations expérimentales comportant des boucles sodium pour des études de corrosion de matériaux, des essais de prototypes, des études d’échanges thermiques, etc. Tous les circuits (circuits de réacteurs et circuits expérimentaux) sont étanches vis-à-vis de l’atmosphère extérieure et présentent très généralement, en partie haute, une capacité permettant la variation de volume du sodium en fonction de la température, capacité dans laquelle on trouve au-dessus du sodium un gaz neutre de couverture (le plus souvent de l’argon). La pression de ce gaz de couverture est voisine de la pression atmosphérique ou de l’ordre de quelques bars. Chacun de ces circuits nécessite une pompe qui doit assurer le débit requis dans le circuit ; la pression différentielle créée par la pompe sert à compenser les pertes de charge puisque l’on est en circuit fermé. Nota : dans cet article, nous avons utilisé le terme couramment employé de surgénérateur bien que le terme officiel soit surrégénérateur. 1.2 Les métaux alcalins en dehors du domaine des surgénérateurs Rappelons que le sodium Na se mélange en toutes proportions avec le potassium K et que l’on appelle NaK un tel mélange. Le mélange à 63 % de potassium correspond à l’eutectique ; la température de solidification de l’eutectique est de – 15 oC. Donc les mélanges dont la composition est voisine de l’eutectique sont liquides à la température ambiante. En dehors du domaine des réacteurs surgénérateurs, les métaux alcalins que l’on peut être amené à pomper sont surtout le sodium, le mélange NaK et le lithium. Figure 1 – Réacteur surgénérateur refroidi au sodium : principe du transfert à l’eau de l’énergie thermique produite par le combustible nucléaire B 4 330 − 2 Le sodium et le mélange NaK ont, en particulier, été utilisés dans des applications spatiales, particulièrement aux États-Unis. Le lithium et le mélange lithium-plomb sont les deux fluides candidats à la production du tritium dans les couvertures des réacteurs à fusion ; des centres de recherches travaillant dans ce domaine sont donc amenés à faire des recherches sur les propriétés et la technologie du lithium, et en conséquence réalisent des installations expérimentales utilisant des pompes à lithium. Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique ________________________________________________________________________________________________________ POMPAGE DES MÉTAUX LIQUIDES 1.3 Les métaux non alcalins Le mercure a divers usages ; il a besoin, par exemple, d’être pompé dans les installations de production de chlore et de soude par électrolyse d’une solution de chlorure de sodium ; le sodium formé à la cathode de l’électrolyseur est entraîné par un courant de mercure avec lequel il fait un amalgame ; après dissociation de cet amalgame par réaction chimique, le mercure est renvoyé à l’électrolyseur : il y a donc dans cet exemple une circulation de mercure qui nécessite une pompe. Par contre, la plupart des métaux courants n’ont pas d’utilisation à l’état liquide ; cependant, d’une part, ils passent en général par l’état liquide lors de leur élaboration et, d’autre part, ils se retrouvent à l’état liquide lorsqu’ils servent à la fabrication de pièces par fonderie. On va donc trouver des circulations de métal liquide en métallurgie et en fonderie. Comme il faut transporter le métal d’un point à un autre, il s’agit donc en général de circulation en circuit ouvert (au contraire de ce que nous avons vu pour le sodium utilisé comme caloporteur). 2. Types de matériels en fonction de leur usage construites dans chaque grand pays industrialisé est donc faible, mais par contre la puissance hydraulique de ces pompes est souvent importante (§ 4.1.2). Le nombre de pompes électromagnétiques qui sont construites, quoique restant modeste, est nettement plus important que celui des pompes mécaniques parce que le nombre de pompes auxiliaires d’un réacteur à neutrons rapides est généralement plus grand que celui des pompes principales (42 sur Superphénix) et parce qu’il se construit des pompes électromagnétiques pour des installations expérimentales. Par contre, leur puissance hydraulique est beaucoup plus faible que celle des pompes principales. 2.2 Pompage des métaux alcalins en dehors du domaine des réacteurs surgénérateurs Il a été vu au paragraphe 1.2 que les besoins de pompage des métaux alcalins en dehors du domaine des réacteurs surgénérateurs sont très réduits. Lorsqu’ils se présentent, on utilise les mêmes types de matériels que pour le sodium dans le domaine nucléaire. 2.3 Pompage des métaux non alcalins 2.1 Pompage du sodium dans les surgénérateurs et les installations expérimentales associées Deux grandes catégories de pompes coexistent depuis les débuts du développement des surgénérateurs au début des années cinquante : — des pompes mécaniques ; — des pompes électromagnétiques. En 1984, pratiquement toutes les pompes mécaniques à sodium sont des pompes centrifuges placées dans des réservoirs à niveau libre, l’arbre traversant le gaz de couverture et des garnitures mécaniques assurant l’étanchéité entre ce gaz et l’atmosphère. C’est ce seul type de matériel qui s’est maintenant imposé en ce qui concerne les pompes mécaniques que nous examinerons au paragraphe 4.1. Les lecteurs qui souhaiteraient avoir une vue d’ensemble des autres types de matériels réalisés antérieurement pourront se reporter aux ouvrages cités dans la fiche documentaire [Doc. B 4 330] aux références [1] [2]. Les pompes électromagnétiques utilisent la force de Laplace à laquelle est soumis un conducteur parcouru par un courant et placé dans un champ magnétique (§ 3). Elles se sont généralisées comme pompes des circuits auxiliaires des réacteurs et comme pompes des installations expérimentales grâce à leur souplesse d’exploitation. Par contre, bien que des pompes électromagnétiques de fort débit aient été construites dès les débuts de l’énergie nucléaire, les pompes principales sont, généralement, des pompes mécaniques. En ce qui concerne la quantité de pompes qui sont construites, il faut se rappeler que jusqu’alors les pays qui se sont engagés dans la construction de réacteurs à neutrons rapides n’en ont lancé qu’un seul à la fois et ont attendu qu’il fonctionne pour entreprendre la réalisation d’un autre (sauf en URSS où il y a eu un certain chevauchement des réalisations) ; il faut se rappeler aussi que la construction d’un réacteur à neutrons rapides de forte puissance en 1984 demande au moins 7 ans. Les pompes mécaniques servant presque exclusivement de pompes principales, et le nombre de celles-ci par réacteur étant de 6 à 8, le nombre de pompes mécaniques à sodium qui sont Le pompage du mercure n’a pas fait se développer de matériels particuliers ; en effet, le mercure est liquide à la température ambiante, il ne nécessite pas d’être maintenu dans une enceinte étanche à l’air, les pièces des pompes peuvent être en acier ordinaire. Pour les métaux courants, divers systèmes ont été proposés pour effectuer par pompage la circulation du métal liquide en métallurgie et en fonderie. Toutefois, le problème est difficile pour les raisons suivantes : — la température des liquides à pomper est élevée ; — ces métaux sont très agressifs à l'état liquide, et les pièces des pompes ne peuvent pas, en général, être métalliques ; elles doivent être constituées de matériaux réfractaires (à base d'alumine, par exemple) ; — la circulation du métal liquide est discontinue, ce qui provoque des chocs thermiques très importants sur les pièces des pompes à chaque mise en marche et à chaque arrêt ; — une partie des applications consistent à extraire le métal liquide d’une capacité et nécessitent l’introduction de la pompe dans la capacité. Une grande partie des systèmes qui ont vu le jour utilisent le phénomène d’induction pour générer, à l’aide d’un inducteur maintenu à l’abri du contact du métal liquide, des forces de Laplace qui entraînent le fluide. Comme on a vu que la pompe devait souvent être immergée dans des fours, des constructeurs proposent des matériels qui remplissent à la fois la fonction four et la fonction pompe ; par exemple, l’induction électromagnétique peut être utilisée pour générer de l’énergie thermique par effet Joule dans le métal et pour créer des forces de pompage. Dans d’autres systèmes, le métal est propulsé par les forces électromagnétiques le long de goulottes à faible pente ascendante. Un exemple, le système Eldomet, en est donné dans l’article Fonderie et moulage des alliages d’aluminium [M 810] du traité Matériaux métalliques. Le métal liquide qui a donné le jour au plus grand nombre de systèmes de pompage est l’aluminium. Toutefois, jusqu’à maintenant, aucun d’entre eux n’a encore réussi à s’imposer. Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique B 4 330 − 3 POMPAGE DES MÉTAUX LIQUIDES ________________________________________________________________________________________________________ Les tentatives pour l’acier ont été moins nombreuses (le problème étant encore plus difficile) et ont surtout concerné des systèmes du type goulottes à inducteurs électromagnétiques. Les travaux de développement effectués sur le pompage du zinc et du magnésium ont jusqu’alors été limités ; certains systèmes sont toutefois utilisables à la fois pour l’aluminium et pour le zinc. Un exemple de réalisation de pompe à aluminium est décrit au paragraphe 5. Plaçons cet élément dans un champ magnétique B z de direction parallèle à Oz. Si cet élément fluide est parcouru par un courant Iy de direction Le lecteur intéressé pourra trouver des informations sur les autres systèmes de pompage dans la fiche documentaire [Doc. B 4 330] aux références [21] [22] [23]. Bien qu’a priori le marché soit plus large que pour les pompes à sodium en énergie nucléaire, la diversité des systèmes de pompage proposés et le fait que leur emploi ne se soit pas généralisé montrent que ces systèmes ne sont pas arrivés à maturité. dy étant orienté dans le sens du courant Iy . La force, perpendiculaire à la direction de I et de B, est donc dirigée suivant Ox. Son intensité est égale à : 3. Pompes électromagnétiques. Généralités avec Le pompage des métaux liquides fait donc appel à des pompes mécaniques et à des pompes électromagnétiques. Les généralités sur les pompes mécaniques ne dépendent évidemment pas du fluide pompé. Les pompes électromagnétiques n’étant utilisées que pour le pompage des métaux liquides, leur théorie, leur constitution générale et leurs caractéristiques générales de fonctionnement feront l’objet de ce paragraphe. parallèle à l’axe des y, il sera soumis à une force dF telle que : dF = I y ⋅ dy ∧ Bz dF = Iy dy Bz La pression dp correspondant à cette force est : Iy dF dF dp = ---------- = ----------------- = -------- B z = J y B z dx dz dS dy dz Jy densité de courant telle que : Iy J y = ---------------dx dz Si en tous les points d’une section du canal de pompage par un plan perpendiculaire à Ox, Jy et Bz restent constants, la pression générée le long du canal entre les abscisses x1 et x2 sera : p = x2 x1 dp = x2 x1 J y B z dx La pression varie donc continûment le long du canal de pompage. 3.2 Différents types de pompes 3.1 Principe général Les pompes électromagnétiques utilisent la force de Laplace qui s’exerce sur un conducteur, en l’occurrence le métal liquide, parcouru par un courant électrique et placé dans un champ magnétique (figure 2). Isolons par la pensée un élément de liquide parallélépipédique dont les arêtes sont parallèles aux axes d’un trièdre de référence (Ox, Oy, Oz ). Les pompes électromagnétiques peuvent différer par la nature du courant qui les alimente (continu ou alternatif), par la manière dont est créé le champ magnétique (aimant ou électro-aimant) et dont est produit le courant, enfin par leur architecture. Elles se classent en deux grandes catégories : les pompes à conduction et les pompes à induction. Nous nous conformerons au vocabulaire habituel qui est le suivant : — on appelle pompes à conduction, les pompes pour lesquelles le courant est amené dans le canal de pompage par des électrodes (même dans le cas où ce courant est produit par un phénomène d'induction) ; — on appelle pompes à induction, les pompes pour lesquelles le courant est généré à l’intérieur même du canal de pompage par le champ magnétique variable dans le temps. 3.2.1 Pompes à conduction Le métal liquide passe dans l’entrefer d’un circuit magnétique où règne un champ perpendiculaire à la direction d’écoulement du fluide. Le courant est amené par des électrodes. Courant et champ peuvent être soit continus, soit alternatifs monophasés. Figure 2 – Principe général d’une pompe électromagnétique : force exercée sur un élément de métal liquide A 3.2.1.1 Pompe à courant continu Un aimant permanent ou un électro-aimant créent le champ magnétique (figure 3). B 4 330 − 4 Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique ________________________________________________________________________________________________________ POMPAGE DES MÉTAUX LIQUIDES Figure 4 – Entrefer de pompe à courant continu. Champ de réaction Figure 5 – Entrefer de pompe à courant continu avec barre de compensation Figure 3 – Pompe à conduction à courant continu Les électrodes sont raccordées à une source de courant continu de forte intensité (des milliers d’ampères). La résistance du canal étant faible (10– 4 à 10–5 Ω), la tension nécessaire aux bornes du canal reste faible (une fraction de volt). Lorsque le champ magnétique est produit par un électro-aimant, la bobine de l’électro-aimant et le canal de pompage sont souvent connectés en série (figure 6) ; l’intensité du courant dans le canal de pompage (et donc aussi dans les conducteurs de la bobine) étant élevée, la bobine a un nombre de spires faible : bien souvent deux spires, c’est-à-dire une autour de chaque pièce polaire. Le courant très élevé qui traverse le canal de pompage crée un champ magnétique de réaction qui produit un accroissement du champ côté entrée du fluide et une diminution du champ côté sortie (figure 4). On peut compenser cet effet en prévoyant des formes de pièces polaires telles que l’entrefer soit plus faible à la sortie qu’à l’entrée du canal de pompage, mais on utilise, en général, une barre de compensation en série avec le canal de pompage, et donc parcourue par le même courant, mais de sens opposé (figures 5 et 6). Ainsi les champs magnétiques créés par le courant dans le canal de pompage et par le courant dans la barre de compensation s’annihilent. L’inconvénient de cette disposition est l’augmentation de l’entrefer qui en résulte. Figure 6 – Pompe à conduction à courant continu, à excitation en série avec barre de compensation 3.2.1.2 Pompe à courant alternatif monophasé Nous venons de voir (§ 3.2.1.1), à l’occasion de la pompe à courant continu, que l’intensité traversant le canal de pompage se chiffrait en milliers d’ampères ; la pompe à courant continu nécessite donc une source de courant capable de cette intensité. Pour supprimer la nécessité de cette source, on peut réaliser une pompe à courant et à champ alternatifs (figure 7). Le courant de forte intensité traversant le canal de pompage est alors produit par un transformateur. Le champ magnétique et ce courant doivent bien sûr être de même fréquence et la force de pompage sera maximale si champ magnétique et courant sont en phase. Les constructeurs ont cherché à combiner la partie transformateur et la partie génération du champ. Un exemple de réalisation est présenté sur la figure 8. L’enroulement secondaire du transformateur est constitué par une seule spire qui se referme sur le conduit dans lequel circule le métal liquide ; le champ magnétique, dans l’entrefer où est placé le conduit, est la somme des flux de dispersion associés au bobinage primaire et à la spire secondaire. Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique B 4 330 − 5 POMPAGE DES MÉTAUX LIQUIDES ________________________________________________________________________________________________________ Le lecteur intéressé trouvera dans la fiche documentaire [Doc. B 4 330] aux références [1] [2] le principe de fonctionnement et une description sommaire des autres pompes à induction réalisées dans le passé et une classification de ces différents types. 3.2.2.1 Pompe plate à induction Son principe de fonctionnement est le même que celui du moteur linéaire à induction, l’induit solide étant remplacé par le métal liquide ; le lecteur intéressé par le principe et la théorie de la machine pourra se reporter à l’article Moteur linéaire à induction [D 551] du traité Génie électrique. Figure 7 – Pompe à conduction à courant alternatif. Principe On peut rapprocher ce principe de fonctionnement de celui du moteur asynchrone tournant comme le montre la figure 9 : la pompe plate à induction est obtenue en coupant le moteur asynchrone par un demi-plan passant par l’axe du moteur et en le développant. Le champ tournant produit par les bobinages triphasés du moteur asynchrone fait ainsi place à un champ glissant qui induit les courants au sein du liquide ; les forces de Laplace engendrées par l’action du champ sur les courants induits provoquent le déplacement du métal liquide. La pompe plate à induction (figure 10) comporte ainsi essentiellement : — un conduit de pompage de section rectangulaire muni de barres conductrices (en cuivre, généralement) qui assurent la fermeture des courants induits dans le métal liquide ; — un inducteur triphasé créant le champ magnétique glissant ; — une culasse magnétique feuilletée assurant la fermeture du champ magnétique. En fait, dans la pratique, cette culasse est remplacée par un second inducteur triphasé, ce qui augmente la puissance de pompage. On arrive ainsi à la machine représentée sur la figure 11. 3.2.2.2 Pompe annulaire à induction Figure 8 – Pompe à conduction à courant alternatif monophasé avec combinaison transformateur/générateur du champ 3.2.2 Pompes à induction De nombreux types de pompes à induction ont fait l’objet de réalisations dans le passé, en particulier aux États-Unis au cours des années cinquante et soixante. Suivant les cas, les courants sont induits dans le métal liquide soit par un champ magnétique glissant créé par un inducteur polyphasé, soit par un champ magnétique tournant créé également par un inducteur polyphasé. Il a également été réalisé des pompes appelées mécaniques-électromagnétiques pour lesquelles le champ magnétique tournant est créé par des aimants ou par des bobinages entraînés en rotation par un moteur. Mais les seuls types de pompes à induction utilisés industriellement depuis lors sont les pompes plates à induction et les pompes annulaires à induction. Nous nous limiterons donc ci-après à ces deux types de pompes à induction. B 4 330 − 6 Reprenons la pompe plate à induction de la figure 9 obtenue en développant le moteur asynchrone et enroulons les éléments de la machine autour d’un axe parallèle à l’écoulement du fluide comme indiqué sur la figure 12 : — le circuit magnétique de fermeture du champ est devenu un cylindre ; — le canal de pompage a une section annulaire ; — les bobines sont devenues des bobines circulaires. Le principe de fonctionnement de la pompe annulaire à induction ainsi obtenue est donc identique à celui d’une pompe plate, mais sa constitution est différente (figure 13a ) : le métal liquide circule dans l’espace annulaire compris entre deux tubes concentriques ; le tube intérieur renferme la culasse magnétique ; les bobines sont en forme de galettes circulaires, les têtes de bobines ont disparu. Le circuit magnétique recevant ces bobines est constitué d’un ensemble de paquets de tôles magnétiques encochées souvent appelés peignes. Les courants induits dans le métal liquide sont circulaires et sont donc fermés sur eux-mêmes, les barres conductrices latérales de fermeture des courants induits ont en conséquence disparu (figure 13c ). On voit que, si le principe de fonctionnement est le même que celui d’une pompe plate, l’architecture de la machine est profondément différente, et cela a des conséquences sur ses caractéristiques. En particulier, dans une pompe plate, la totalité du courant ne se referme pas dans les barres conductrices, mais une partie se referme dans le métal liquide ; cet effet de largeur finie, qui réduit les performances de la machine, n’existe pas dans les pompes annulaires. Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique ________________________________________________________________________________________________________ POMPAGE DES MÉTAUX LIQUIDES Figure 10 – Pompe plate à induction 3.3 Caractères généraux Figure 9 – Passage du moteur asynchrone à la pompe plate à induction Les différents types de pompes électromagnétiques présentent un certain nombre de caractères communs : — elles ne comportent aucune pièce mobile et, en conséquence, elles ne nécessitent pas de lubrification et ne demandent pas d'entretien ; — leurs performances dépendent des valeurs du champ et du courant qui donnent naissance aux forces de pompage ; en conséquence, il suffit de faire varier l'alimentation électrique de la machine pour en modifier les performances ; ainsi, si la pompe est reliée à un circuit de caractéristiques hydrauliques données, on peut faire varier le débit par simple variation d'une tension d'alimentation (à l'aide d'un autotransformateur, par exemple, pour les pompes à courant alternatif de petite puissance) ; — elles n'ont pas une inertie mécanique comparable à celle des pompes mécaniques : les forces de pompage apparaissent dès la mise sous tension de la pompe ; c'est pourquoi au démarrage, les pompes sont généralement mises sous tension progressivement, en particulier pour éviter les coups de bélier sur les tuyauteries qui pourraient être dus à l’effort appliqué brutalement sur la masse fluide. Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique B 4 330 − 7 POMPAGE DES MÉTAUX LIQUIDES ________________________________________________________________________________________________________ Figure 11 – Vue en écorché d’une pompe plate à induction Figure 12 – Pompe à induction : passage de la pompe plate à la pompe annulaire B 4 330 − 8 Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique ________________________________________________________________________________________________________ POMPAGE DES MÉTAUX LIQUIDES 4. Pompage du sodium dans le domaine nucléaire 4.1 Pompes mécaniques 4.1.1 Caractéristiques des pompes mécaniques pour circuits de réacteurs à sodium Comme il a été vu au paragraphe 2.1, des pompes mécaniques sont utilisées pour équiper les circuits principaux primaire et secondaire de réacteurs. Ce sont des pompes centrifuges qui doivent respecter l’exigence d’étanchéité des installations au sodium. Les caractéristiques principales sont les suivantes. ■ Elles sont placées dans un réservoir (ou dans la cuve du réacteur) où le sodium est couvert en permanence par une atmosphère de gaz neutre (argon, en général). ■ Elles sont à arbre vertical, ce qui permet d’une part, de réaliser l’étanchéité au passage de l’arbre sur le gaz neutre, ce qui est plus facile que sur le métal liquide et, d’autre part, de reporter le dispositif d’étanchéité et le supportage de l’arbre dans une zone facile à refroidir. Dans le cas de pompes primaires, ce type de matériel peut être démonté avec des appareils spéciaux appelés hottes qui permettent de le retirer en évitant toute mise en communication du sodium avec l’atmosphère. ■ La pompe est supportée à sa partie supérieure par une structure liée au fond supérieur du réservoir (ou à la fermeture supérieure de la cuve du réacteur). ■ La ligne d’arbre comporte de haut en bas (figure 14) : — l'accouplement B au moteur d'entraînement A ; — le palier supérieur C et les garnitures d'étanchéité D entre gaz neutre et air ; — une longueur d'arbre correspondant à la traversée des protections biologiques E (dans le cas des pompes primaires), du calorifuge F et du gaz de couverture G ; — la roue L, qui doit, bien entendu, être placée suffisamment au-dessous du niveau minimal du sodium dans le réservoir (ou dans la cuve du réacteur) ; le niveau du sodium peut, en effet, varier en fonction des régimes de fonctionnement du réacteur et la roue doit posséder une charge suffisante à l'aspiration ; la roue est le plus souvent à une seule ouïe ; — le palier généralement hydrostatique J, qui assure le guidage de l'arbre H à la partie inférieure, et qui est constitué par un ensemble de chambres périphériques entourant l'arbre et alimentées en sodium par des orifices en communication avec la zone située au refoulement de la pompe ; les variations de pression dans les chambres en cas de déplacement de l'arbre assurent le centrage de celui-ci (article Butées et paliers hydrostatiques [B 5 325] dans ce traité). Figure 13 – Pompe annulaire à induction ■ La partie mobile de la pompe est entraînée par un moteur à vitesse variable, le débit de sodium de refroidissement nécessaire dépendant des régimes de fonctionnement du réacteur ; ce moteur est non étanche puisque placé en dehors du réservoir et que l’étanchéité est assurée au passage de l’arbre à travers le fond supérieur du réservoir. Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique B 4 330 − 9 POMPAGE DES MÉTAUX LIQUIDES ________________________________________________________________________________________________________ On rappelle que le réacteur Superphénix est du type à circuit primaire intégré, c’est-à-dire entièrement contenu à l’intérieur de la cuve renfermant le cœur (article Réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium [B 3 170], dans le traité Génie nucléaire). Quatre pompes du type de celle représentée sur la figure 15a aspirent dans la cuve du réacteur le sodium froid (395 oC) sortant des échangeurs intermédiaires et le refoulent à l’entrée du réacteur. À elles quatre, elles assurent le débit de sodium de refroidissement du cœur. Le sodium est guidé jusqu’à la lanterne d’aspiration de la pompe par une jupe. Il est refoulé vers le bas dans l’axe de la pompe et amené par un système de liaison dans le sommier qui est sous le cœur. Figure 14 – Pompe mécanique à sodium : structure type Toutefois, le fonctionnement à très faible vitesse est limité par l’efficacité du palier hydrostatique : en effet, celui-ci étant alimenté par la pression de refoulement de la pompe, son efficacité diminue avec cette pression de refoulement et donc avec la vitesse de rotation. En fait, cette vitesse limite inférieure dépend des conditions prises en compte pour l’étude de la pompe (tenue au séisme par exemple). Il faut aussi noter que dans certains cas, comme celui de la pompe primaire du réacteur Superphénix, la vitesse minimale est imposée par les conditions de fonctionnement du réacteur, et non par l’efficacité du palier. On peut noter que lors du démarrage de la pompe, la pression de refoulement est nulle et que le palier doit alors être capable de supporter le contact métallique entre la partie fixe et la partie mobile. ■ Un dispositif N (soufflet, chicanes, etc.) limite les fuites entre le refoulement de la pompe et la partie du réservoir qui est à la pression d’aspiration, tout en permettant les dilatations différentielles de la pompe et du réservoir O qui sont liés à la partie supérieure La figure 14 montre une structure type de pompe mécanique à sodium. 4.1.2 Exemple de réalisation : pompe primaire du réacteur Superphénix La figure 15a représente une pompe primaire du réacteur français Superphénix de la centrale de Creys-Malville et la figure 15b montre son implantation dans la cuve du réacteur. B 4 330 − 10 La pompe est supportée à sa partie supérieure par la dalle du réacteur qui est froide tandis que la partie inférieure du corps de pompe est liée aux structures chaudes du sommier par l’intermédiaire de la liaison pompe-sommier. La dilatation différentielle entre l’extrémité supérieure froide et l’extrémité inférieure chaude entraîne donc une inclinaison de l'arbre ; pour permettre cette inclinaison, la pompe est supportée à sa partie supérieure par un anneau flexible, tandis qu’à sa partie inférieure le diffuseur se termine par une pièce sphérique coulissant dans un cylindre solidaire de la liaison pompe-sommier. De plus, lors de l’arrêt accidentel d’une pompe, les pompes restantes doivent continuer à fonctionner ; pour éviter le débit inverse à travers la pompe hors service et l’ouverture du circuit hydraulique qui en serait la conséquence, un obturateur cylindrique permet d’obstruer la veine hydraulique au refoulement de la roue ; son fonctionnement est commandé à l’aide d’un système mécanique traversant le bouchon de la pompe. Les principales caractéristiques de cette machine au point de fonctionnement nominal sont les suivantes : — débit : 17 250 m3/h ; — hauteur de refoulement : 62 m de sodium ; — température du sodium : 395 oC. La plage de variation de la température du sodium est de 180 oC à 450 o C. La vitesse de rotation maximale du moteur est de 500 tr/min. L’architecture générale de la pompe est conforme à celle décrite au paragraphe 4.1.1. Pour la partie fixe, on trouve : — en haut, un sous-ensemble appelé bouchon ; c'est une structure métallique constituée d'une enceinte renfermant du calorifuge dans sa partie basse et de la grenaille métallique assurant la protection biologique dans sa partie haute ; — en bas, la partie fixe de la veine hydraulique comprenant, en amont de la roue, la lanterne d'aspiration et, en aval de la roue, le bulbe, diffuseur et redresseur du fluide ; la lanterne est traversée par la commande de l'obturateur ; — entre le bouchon et la partie fixe de la veine hydraulique, une virole entretoise assurant une liaison rigide. Pour la partie mobile, on trouve de haut en bas de l’arbre : — l'accouplement, qui se trouve donc en zone froide et à l'extérieur de l'enceinte cuve-dalle ; — le palier-butée supérieur à roulements et les garnitures d'étanchéité lubrifiées à l'huile, rassemblées dans un boîtier ; — un dispositif permettant d'éviter la sortie d'argon actif vers l'extérieur lors des opérations d'entretien nécessitant le démontage de l'ensemble palier-butée supérieur et garnitures d'étanchéité ; ce dispositif comporte une partie mobile qui, descendue lorsque la pompe est à l'arrêt, assure l'étanchéité au passage de l'arbre ; — la roue du type centrifuge ; — la partie mobile du palier hydrostatique ; ce palier est alimenté par le centre, avec le sodium du bulbe, par l'intermédiaire d'une roue de centrifugation ; au démarrage, le sodium étant à une température inférieure à la température normale de fonctionnement, l'axe de la pompe n'est pas vertical, et l'arbre, rotulant autour du palier supérieur, appuie par gravité sur la partie fixe du palier hydrostatique inférieur ; mais la montée en vitesse s'effectue rapidement et le rotor décolle presque instantanément du stator. Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique ________________________________________________________________________________________________________ POMPAGE DES MÉTAUX LIQUIDES Figure 15 – Pompe primaire du réacteur Superphénix (Doc. Jeumont-Schneider) Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique B 4 330 − 11 POMPAGE DES MÉTAUX LIQUIDES ________________________________________________________________________________________________________ Pour pouvoir fonctionner de façon continue dans la plage 75 à 500 tr/min, la pompe est entraînée par un moteur à vitesse variable. 4.2 Pompes électromagnétiques Dans le cas du sodium, le canal de pompage est, comme les autres parties du circuit, en acier inoxydable austénitique (et donc amagnétique). Les extrémités de ce canal sont raccordées par soudure aux tuyauteries du circuit. Les courants étant soit induits dans le métal liquide, soit amenés par des électrodes soudées ou brasées sur le canal de pompage, il s’ensuit que la pompe électromagnétique ne rompt pas l’étanchéité absolue du circuit obtenue par soudure de tous les éléments : la conservation de cette étanchéité par soudure est l’un des principaux avantages des pompes électromagnétiques dans les circuits de sodium. 4.2.1 Domaine d'emploi 4.2.1.4 Pompes annulaires à induction C’est le type de machine qui tend à se généraliser depuis quelques années aux dépens des pompes plates à induction et des pompes à conduction à courant alternatif. Par rapport aux pompes plates, le conduit sodium présente, d’une part, une meilleure tenue à la pression, liée à sa géométrie de révolution et, d’autre part, une meilleure tenue aux chocs thermiques, liée à la suppression des barres de court-circuit. De plus, la technologie du conduit sodium devient homogène avec celle des tuyauteries des circuits (ce qui n’était pas le cas pour les pompes plates en raison par exemple des soudures hétérogènes entre conduit et barres de court-circuit). Par ailleurs, les bobinages sont de réalisation plus simple. Enfin, l’encombrement de ce type de machine est faible dans les plans perpendiculaires à la direction de l’écoulement. Une variante constructive consiste, comme on le voit sur la figure 16, à faire revenir le sodium par le centre de la pompe : cette variante est utilisée lorsque l’implantation nécessite d’avoir l’entrée et la sortie du sodium du même côté ; elle a été aussi utilisée sur le réacteur Phénix pour avoir des pompes dont l’inducteur soit démontable sans rompre l’étanchéité du conduit. 4.2.1.1 Pompes à conduction à courant continu Quelques réalisations de forte puissance ont été exécutées aux États-Unis vers 1950. Mais la forte intensité d’alimentation nécessaire a, depuis lors, limité leur emploi aux cas où de faibles performances sont suffisantes. En France, elles sont utilisées exclusivement dans le cas où l’on a besoin de pompes de petite puissance immergeables dans le sodium pour la raison suivante : ces pompes ne comportent pas de bobinage ou plutôt celui-ci est constitué, en général, de deux spires de cuivre de forte épaisseur enlaçant chacune des pièces polaires. Ceci facilite la conception de la machine qui est protégée du contact du sodium par une enveloppe étanche, mais qui est néanmoins dans une ambiance à la température du sodium (en général, 400 à 550 oC). 4.2.2 Exemple de réalisation : pompe des circuits de secours du réacteur Superphénix En cas d’événement anormal dans la marche du réacteur, on arrête celui-ci mais la chaleur dégagée par le combustible ne s’annule pas instantanément. Il faut donc évacuer cette puissance thermique résiduelle qui diminue progressivement. 4.2.1.2 Pompes à conduction à courant alternatif monophasé Leurs qualités sont leur commodité d’emploi (débit variable par alimentation avec un autotransformateur monophasé branché directement sur le réseau), leur faible encombrement, le refroidissement de leur bobinage en convection naturelle (absence de ventilateur) grâce à l’éloignement relatif de ce bobinage par rapport au conduit dans lequel circule le sodium. Ces qualités les ont fait adopter pour les petites puissances (débit de 1 à 10 m 3 / h, pression fournie de 1 à 2 bar) bien qu’elles nécessitent une pression à l’aspiration assez élevée (1 à 2 bar absolu). 4.2.1.3 Pompes plates à induction Ce fut jusqu’à ces dernières années le type de machine généralement adopté pour les puissances dépassant celles indiquées ci-avant pour l’emploi des pompes à conduction à courant alternatif. Outre les qualités communes aux pompes électromagnétiques indiquées au paragraphe 3.3, cette machine offre la possibilité de démonter les bobinages sans rompre l’étanchéité par soudure du conduit sodium puisque la surface de contact entre conduit et inducteur est plane. Parmi les machines construites, il faut citer la pompe du circuit secondaire du réacteur EBR II aux États-Unis dont le débit est de 1 500 m3/ h (le réacteur EBR II a été mis en route en 1967 et est encore en service en 1984). B 4 330 − 12 Figure 16 – Pompe annulaire à induction. Variantes constructives Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique ________________________________________________________________________________________________________ POMPAGE DES MÉTAUX LIQUIDES Cette puissance résiduelle est normalement évacuée par les circuits principaux de sodium dont nous avons parlé au paragraphe 1.1. Mais en cas de défaillance de ceux-ci, des circuits de secours prennent la relève. En particulier, quatre boucles de sodium comportant chacune un échangeur sodium/sodium plongé dans le circuit primaire extraient la chaleur qu’elles dissipent ensuite dans l’atmosphère à l’aide d’échangeurs sodium/air. La circulation du sodium dans chacune de ces quatre boucles (figure 17a ) est assurée par une pompe annulaire à induction alimentée à partir de l’un des quatre groupes électrogènes de sécurité. La pompe (figure 17b ) est montée en ligne sur une tuyauterie horizontale. La pompe choisie a les performances suivantes au régime nominal : — débit : 140 m3/h ; — pression différentielle : 4 bar ; — NPSH requis (Net Positive Suction Head ) : 1 bar absolu. La pompe est conçue pour une température de sodium inférieure ou égale à 600 oC. La puissance absorbée au régime nominal est de 70 kW environ. De même, à cette extrémité de la pompe, une pièce de guidage assure le centrage de l’inducteur par rapport au conduit tout en permettant les dilatations différentielles entre le tube externe et l’inducteur ; ceci est nécessaire même en régime établi car la température du tube externe est supérieure à celle de l’inducteur. Les extrémités du tube externe sont reliées par deux réductions à des manchettes qui seront raccordées par l’installateur de la pompe à la tuyauterie du circuit sodium. ■ Les différentes parties de cette enveloppe externe qui assure l’étanchéité du conduit sodium avec l’extérieur sont raccordées exclusivement par des soudures bout à bout qui sont totalement contrôlées par radiographie lors de la construction. Le conduit est entouré dans la zone de pompage d’une isolation thermique de quelques millimètres d’épaisseur qui limite la transmission de chaleur entre le sodium et les bobinages. La pompe comporte, essentiellement, un inducteur triphasé, un conduit dans lequel circule le sodium et qui contient une culasse magnétique pour la fermeture des lignes de champ et un carter de ventilation dans lequel circule l’air de refroidissement des bobinages. ■ Lors de la mise en sodium du circuit, les différents éléments de celui-ci, et donc en particulier le conduit de la pompe, doivent être préchauffés à une température au moins égale à celle de fusion du sodium pour éviter que celui-ci ne se solidifie en arrivant dans les tuyauteries. Pour préchauffer le conduit de pompage, il suffit d’alimenter l’inducteur sous faible tension pour que les courants induits dans les tubes externe et interne du conduit chauffent celui-ci par effet Joule. Par contre, les réductions et les manchettes aux extrémités du conduit sont équipées d’éléments chauffants F pour assurer ce préchauffage, et calorifugées. ■ L’inducteur triphasé In est constitué de huit paquets de tôles encochées (peignes ) disposés en étoile autour du conduit. Les encoches reçoivent les bobines en forme de galettes plates. Les raccordements entre bobines se font dans les espaces en forme de V qui sont entre les peignes (figure 13). ■ L’inducteur est refroidi en convection forcée par une circulation d’air qui se déplace le long des peignes parallèlement à la direction d’écoulement du sodium ; pour cela, le carter de ventilation de la pompe est raccordé à un ventilateur capable d’un débit de 3 000 m3/h d’air à une pression de 190 mbar. ■ Le conduit est constitué dans la zone de pompage de deux tubes concentriques délimitant l’espace annulaire dans lequel circule le sodium ; le tube interne est obturé aux extrémités de la zone de pompage par deux cônes, le tout formant une enceinte étanche contenant la culasse magnétique de fermeture des lignes de champ ; cette culasse est formée de tôles magnétiques disposées en étoile autour de l’axe du conduit. À une extrémité du conduit, une pièce de liaison Q soudée à la fois au tube externe et au tube interne assure une liaison rigide entre ces deux tubes ; cette pièce, ajourée entre les deux tubes pour permettre le passage du sodium, constitue le point fixe du conduit par rapport à l’inducteur et par rapport au châssis de la machine. À l’autre extrémité du conduit, une pièce de guidage V soudée sur le tube interne assure la concentricité des tubes interne et externe tout en permettant les dilatations différentielles des deux tubes lors des transitoires thermiques. En effet, en régime établi, les deux tubes sont à la même température (celle du sodium), mais lors du remplissage en sodium ou lors de sa vidange, ou lors des variations de température du sodium, les tubes peuvent être transitoirement à des températures différentes. ■ L’inducteur triphasé est alimenté en tension variable par un régulateur à induction. Rappelons que cet appareil, branché sur un réseau triphasé de tension donnée, délivre une tension variable de même fréquence. Dans le cas considéré, le régulateur à induction reçoit une tension triphasée (380 V, 50 Hz) fournie par l’un des groupes électrogènes de sécurité, et délivre une tension variable de 0 à 720 V. La variation de la tension d’alimentation de la pompe provoque la variation du débit de sodium. La pompe est une machine électrique fortement inductive (le facteur de puissance est de 0,45 au régime nominal), mais une batterie de condensateurs placée à ses bornes et représentant une puissance réactive de 180 kVA à la tension de 720 V permet de relever le facteur de puissance entre 0,8 et 1 suivant les régimes de fonctionnement. Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique B 4 330 − 13 POMPAGE DES MÉTAUX LIQUIDES ________________________________________________________________________________________________________ Figure 17 – Pompe des circuits de secours du réacteur Superphénix (Doc. Novatome) B 4 330 − 14 Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique ________________________________________________________________________________________________________ POMPAGE DES MÉTAUX LIQUIDES 5. Pompage de l'aluminium et de ses alliages Nota : il est rappelé que la température de fusion de l'aluminium est de 660 oC. La pompe choisie à titre d’exemple est une pompe destinée à extraire l’aluminium liquide (ou alliage) d’une capacité (creuset ou four fixe à bassin) pour l’envoyer dans un moule ou une goulotte (figure 18). Les applications d’une telle machine sont essentiellement dans le domaine de la fonderie des alliages d’aluminium, la pompe alimentant un ou plusieurs moules avec l’aluminium (ou l’alliage) qu’elle extrait du creuset ou du four de maintien, comme on le verra ci-après. La pompe appartient à la classe des pompes à conduction à courant alternatif monophasé (§ 3.2.1.2). Le champ magnétique est créé par un électro-aimant. Le courant de forte intensité traversant le canal de pompage est produit par un transformateur dont le secondaire a une spire unique. La particularité de cette machine est que cette spire est en aluminium liquide. Dans la partie immergée, les circuits magnétiques feuilletés du transformateur et de l’électro-aimant sont en alliage fer-cobalt dont le point de Curie est supérieur à la température de l’aluminium liquide. Les bobines du transformateur et de l’électro-aimant sont au-dessus du niveau libre du bain d’aluminium et sont ventilées. Les parties actives de la machine sont disposées dans des cavités d’un cylindre en béton alumineux capable de résister à l’action chimique de l’aluminium liquide et aux chocs thermiques qu’il subit lors de l’immersion de la pompe, lors de sa mise en fonctionnement et lors de son émersion. Ce cylindre est constitué de trois galettes superposées assemblées mécaniquement entre lesquelles sont disposés des joints d’étanchéité en fibres réfractaires. Un évidement dans le cylindre constitue le canal de pompage ; cet évidement communique avec un autre qui, en se remplissant d’aluminium liquide, constitue la spire secondaire du transformateur, ceux-là étant placés au-dessous du niveau du bain. Au-dessus de l’évidement constituant le canal de pompage est disposé un tube de refoulement en béton réfractaire. Cette pompe est capable d’extraire environ 1 kg/s d’aluminium du four ou creuset sur lequel elle est placée. Elle est alimentée en tension monophasée : 380 V, 50 Hz. Comme pour toutes les pompes électromagnétiques, le débit est réglable par variation de la tension d’alimentation et la pompe n’a pas d’inertie mécanique. En l’absence de pompe, on utilise un four étanche ; un tuyau plongeant dans le métal liquide assure la liaison entre le four et l’entrée du moule. Une surpression appliquée sur la surface libre du bain fait monter le métal liquide dans le tube et le fait entrer dans le moule. Lorsque le moule est rempli, la surpression est maintenue jusqu’à la solidification du métal. L’utilisation de la pompe pour faire monter le métal liquide dans le tube et pour remplir le moule supprime l’obligation d’avoir un four étanche et permet donc, en particulier, le rechargement du four en aluminium liquide sans intervention sur l’installation. Figure 18 – Pompe à aluminium En conséquence, en programmant la durée de pompage et le débit, la pompe peut être utilisée pour doser une injection de métal liquide. Elle trouve donc des applications en fonderie pour l’alimentation des moules et des machines à couler sous pression. Le tuyau de refoulement est alors prolongé par d’autres tuyaux en réfractaires, chauffés et calorifugés, qui permettent au métal liquide de se déverser dans le moule ou dans l’orifice de remplissage de la machine à couler sous pression. Cette pompe est aussi utilisée en coulée basse pression (articles Techniques de fabrication. Généralités [M 3 510] et Fonderie et moulage des alliages d'aluminium [M 810] dans le traité Matériaux métalliques). Dans cette technique (figure 19), le moule est alimenté par sa partie inférieure et l’air contenu dans le moule s’échappe par des évents situés en partie supérieure. Figure 19 – Utilisation d’une pompe en coulée basse pression d’aluminium Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique B 4 330 − 15 P O U R Pompage des métaux liquides par E N Jean-Paul LE FRÈRE Ingénieur de l'École Nationale Supérieure d'Électricité et de Mécanique de Nancy Chef du Service Matériel Sodium à la Société Novatome Bibliographie Références [1] [2] [3] [4] [5] [6] Doc. B 4 330 8 - 1984 [7] [8] FOUST (O.J.). – Sodium-NaK engineering handbook (Manuel d’ingénierie du sodium et du NaK). Vol. IV, chap. 1, Pumps. 47 p., bibl. (84 réf.), Gordon and Breach. Science Publ. Inc. (1978). 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