Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Les principes généraux de fonctionnement des centrales à réacteur à eau sous pression (REP) font l’objet de cet article. Le mode de production de vapeur, le choix des paramètres du circuit primaire, l’influence du générateur de vapeur sur le fonctionnement, ou encore les modes de réglage sont autant d’aspects abordés. Le fonctionnement de la chaudière, en réponse aux besoins du réseau électrique, est ensuite détaillé à travers ses limitations (limites de fonctionnement, contraintes sur le réacteur, contraintes de sûreté). Les principaux systèmes de régulation et de protection (de la chaudière nucléaire, du groupe turboalternateur, du poste d’eau) ainsi que les transitoires typiques du fonctionnement normal viennent compléter cette présentation.
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Jean-François PÉTÉTROT : Ingénieur Supélec, Docteur-ingénieur - Chargé de mission au département fonctionnement réacteur et études d'accidents/division procédé à AREVA NP
INTRODUCTION
Les principes généraux de fonctionnement des centrales à réacteur à eau sous pression (REP) sont présentés ainsi que les limites principales à respecter pour le cœur et la chaudière nucléaire.
Les chaînes de régulation des paramètres principaux sont décrites : mesures utilisées, structures fonctionnelles, actionneurs commandés.
Le système de protection qui peut provoquer l'arrêt automatique du réacteur (chute de toutes les grappes) et l'initiation de fonctions de sauvegarde est décrit de façon détaillée. L'interface avec les protections de la partie conventionnelle est évoquée.
Le fonctionnement de la chaudière en réponse aux besoins du réseau électrique est présenté en relation avec la régulation du groupe turboalternateur : suivi de charge, réglage primaire (ou contribution au réglage de la fréquence), réglage secondaire (ou participation au « téléréglage »).
Enfin, on montre les évolutions commentées des paramètres les plus importants lors des transitoires typiques du fonctionnement normal. On décrit aussi les opérations principales pour passer de l'état d'arrêt « à froid » à l'état à puissance nominale.
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Principaux systèmes de régulation
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2. Limitations affectant le fonctionnement de la chaudière
2.1 Limites de fonctionnement du réacteur
La condition principale à respecter est qu'il ne doit y avoir aucun endommagement des gaines (la « première barrière » vis-à-vis du risque de dissémination d'éléments radioactifs) pour tous les cas de fonctionnement normal (catégorie 1) et les incidents de fréquence modérée (catégorie 2). Une détérioration limitée est tolérée pour les défauts peu fréquents (catégorie 3) et les accidents hypothétiques (catégorie 4), mais le cœur doit pouvoir continuer à être refroidi convenablement.
Une première limite issue de la condition ci-dessus est la non-fusion « à cœur » du combustible (= au centre des pastilles). Celle-ci correspond à une limite sur la puissance linéique (c'est-à-dire par unité de hauteur). Une limitation sur la puissance linéique en régime stabilisé doit également être respectée afin de limiter l'énergie résiduelle dans les pastilles pour satisfaire aux critères relatifs à l'accident de perte de réfrigérant primaire (APRP) (température et taux d'oxydation maximaux des gaines).
Une seconde limite est la non-apparition de la crise d'ébullition. Celle-ci correspond à la situation où le film liquide sur la gaine est remplacé par un film de vapeur. L'apparition du film de vapeur entraîne une dégradation de l'échange thermique d'où une augmentation importante de la température de gaine avec risque de fusion. Le flux de chaleur correspondant à la crise d'ébullition est appelé flux critique. Sa valeur est calculée par une corrélation (déterminée à partir de résultats expérimentaux) qui prend en compte les caractéristiques thermohydrauliques et géométriques locales de l'écoulement dans le cœur.
Le rapport entre le flux critique et le flux réel est appelé rapport de flux thermique critique/RFTC (en anglais Departure from Nucleate Boiling Ratio/DNBR ).
On considère qu'il n'y a pas de risque d'endommagement de la gaine si ce rapport reste supérieur à un critère qui tient compte des imprécisions sur la connaissance du seuil d'apparition de la crise d'ébullition.
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Limitations affectant le fonctionnement de la chaudière
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HERER (Ch.), GALLORI (D.) - Thermohydraulique des réacteurs à eau sous pression. - [BN 3 050] Génie nucléaire.
-
(2) - TRACCUCCI (R.), LECLERCQ (J.) - Thermomécanique du combustible des réacteurs à eau sous pression. - [B 3 060] Génie nucléaire.
-
(3) - BOIRON (P.) - Réacteurs à eau ordinaire sous pression de 600 à 1 500 W. - [BN 3 100] Génie nucléaire.
-
(4) - PY (J.-P.), YVON (M.) - Réacteurs à eau ordinaire sous pression : le projet EPR. - [BN 3 102] Génie nucléaire.
-
(5) - KAERCHER (M.) - Installation générale des réacteurs à eau sous pression. - [BN 3 260] Génie nucléaire.
-
(6) - THOMAS (J.-P.), CAUQUELIN (C.) - Construction...
ANNEXES
Sources bibliographiques
COPPOLANI (P.) et al - La chaudière des réacteurs à eau sous pression. - EDP Sciences INSTN Collection Génie Atomique, 293 p. (2004).
GROSSETETE (A.) - Le pilotage de l'EPR (« Mode T »). - Revue Générale Nucléaire (SFEN), mai-juin 2007.
CHALOIN (B.), MOURLEVAT (J.-L.) - Évolution des systèmes de surveillance et de protection des REP. - Convention nationale SFEN, 9-10 mars 2004.
Le pilotage des réacteurs. - Journée d'étude SFEN (ST no 6), 15 mars 2007.
HAUT DE PAGE
AREVA http://www.areva.com
ASN : Autorité de sûreté nucléaire http://asn.gouv.fr
INSTN : Institut national des sciences et techniques nucléaires http://www-instn.cea.fr
IRSN : Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire http://www.irsn.fr
RTE : Gestionnaire du réseau de transport d'électricité http://www.rte-france.fr
SFEN : Société française...
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