Brevet FR2438321A1 — publié le 19800430

L'invention se rapporte à un procédé d'évacuation de la chaleur résiduelle d'une centrale nucléaire refroidie à l'eau en fonctionnement normal et en cas d'incident, en particulier en cas de défaillance du générateur de vapeur qui constitue un dissipateur de chaleur, la centrale comprenant une cuve sous pression, au moins un générateur de vapeur ainsi que des lignes de canalisation "chaudes" et "froides" qui relient ces composants. La demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne DT-OS n 24 59 150 décrit un procédé de condensation de la vapeur dégagée par la chaleur résiduelle dans des dissipateurs auxiliaires et de recyclage du condensat dans le générateur de vapeur. Ce dispositif de post-refroidissement a l'inconvénient de nécessiter des dissipateurs auxiliaires de chaleur suffisamment dimensionnés et de plus de devoir disposer d'eau d'alimentation supplémentaire pour compenser les pertes de condensat. Par ailleurs, le circuit connu de refroidissement d'urgence permet à la pression de monter à une valeur élevée dans la cuve de sécurité en cas de défaillance du circuit secondaire ou de rupture d'une canalisation de vapeur vive à l'intérieur de la cuve de sécurité. La présente invention est basée sur un principe différent et se rapporte à un procédé d'évacuation de la chaleur résiduelle qui permet d'éliminer cette dernière en amont du générateur de vapeur et donc sans évaporation. Selon une particularité essentielle de l'invention, une canalisation de liaison fait passer le fluide de refroidissement primaire d'une ligne de canalisation "chaude" vers une ligne "froide" et des circuits fermés de refroidissement évacuent la chaleur de ce courant transversal dans un circuit de refroidissement ouvert. Selon une particularité essentielle du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, la canalisation de liaison est une canalisation sous haute pression sur laquelle sont montés une pompe de circulation, une soupape de réglage et un dispositif anti-reflux, le circuit de refroidissement fermé étant un circuit à haute pression et le circuit de refroidissement ouvert étant un circuit à eau courante. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, une canalisation en dérivation montée sur la canalisation de liaison comprise entre la ligne "chaude" et la ligne "froide" contourne la soupape de réglage de la canalisation de liaison et passe aussi par une soupape de réglage ainsi que par un dispositif antireflux. Par ailleurs, conformément à l'invention, deux canalisations de soutirage sont branchées sur la canalisation de liaison en aval de l'échangeur de chaleur du circuit de refroidissement fermé, par rapport au sens de la circulation. Le circuit de refroidissement fermé peut aussi être maintenu sous la pression nécessaire pendant que la centrale nucléaire fonctionne normalement. Le circuit de refroidissement fermé comprend avantageusement une pompe de circulation, une soupape de réglage et un dispositif anti-reflux. Par ailleurs, une canalisation en dérivation dans laquelle sont montés une pompe de circulation et un dispositif anti-reflux est branchée sur le circuit fermé de refroidissement. Le circuit à eau courante comprend aussi une canalisation en dérivation qui est équipée, comme ce circuit à eau courante lui-même, d'une pompe de circulation et d'un dispositif anti-reflux. Selon un mode de réalisation particulier conforme à l'invention, la canalisation de liaison comprend une robinetterie d'arrêt en aval de laquelle débouche un flux en dérivation de la ligne de canalisations "chaude5", par rapport au sens de la circulation. Ainsi, un flux qui est faible mais constant est maintenu dans la canalisation de liaison. Selon un-mode de réalisation avantageux, conforme à l'invention, la canalisation de liaison comprend un raccord pouvant se brancher sur le fond de la cuve de sécurité ou du réservoir de solution aqueuse d'acide borique du circuit de refroidissement d'urgence. La pompe de circulation est réalisée à cette fin de manière à pouvoir être branchée sur différentes canalisations d'aspiration. Cette variante de réalisation a l'avantage de permettre de mettre en oeuvre le procédé de l'invention pour l'évacuation de la chaleur résiduelle en cas de défaillance provoquant une perte du fluide de refroidissement de différents circuits de refroidissement d'urgence. La pompe de circulation, qui est conformée de préférence en pompe noyée, est disposée le plus profondément possible dans la cuve de sécurité afin d'éviter de soulever des problèmes de cavitation. Selon un mode de réalisation destiné à garantir la fiabilité du système, un dispositif de sécurité en cas de rupture de la canalisation de liaison et des branchements qui lui sont raccordés est monté sur le flux en dérivation de la ligne de canalisations "chaudes". L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels - les figures 1 et 2 sont des schémas de deux exemples de réalisation. La canalisation 1 qui relie une cuve non représentée de réacteur nucléaire et un générateur de vapeur qui n'est pas représenté non plus sera désignée dans la suite de la description : ligne de canalisations "chaudes" et une canalisation 2 qui mène du générateur de vapeur à la cuve du réacteur sera désignée par la suite : ligne de canalisations "froides". Ces désignations qui sont classiques en technique nucléaire sont fondées sur le fait que le fluide de refroidissement primaire qui passe dans ces canalisations subit un refroidissement d'environ 30"C au passage dans le générateur de vapeur.Donc, le liquide de refroidissement primaire qui passe en service normal de la centrale nucléaire par la ligne de canalisations "chaudes" 1 dans le sens de la flèche 3 abandonne dans le générateur de vapeur une partie de sa chaleur, puis retourne dans le sens de la flèche 4 par la ligne de canalisations "froides" 2 vers la cuve du réacteur pour y être réchauffé.Lorsqu'il est nécessaire d'évacuer la chaleur résiduelle, cette évacuation a lieu conformément à l'invention par passage du fluide de refroidissement primaire dans la canalisation de liaison 6 dans laquelle une pompe de circulation 5 favorise le passage du fluide de la ligne "chaude" 1 dans la ligne "froide" 2, ce fluide abandonnant alors sa chaleur par l'intermédiaire d'un circuit de refroidissement fermé 7 et d'un circuit de refroidissement ouvert 8 à un réservoir d'eau, par exemple d'une rivière, situé à l'extérieur de la centrale nucléaire. Le dispositif d'évacuation de la chaleur résiduelle tel que représenté sur la figure 1 est par ailleurs réalisé de la manière suivante Une soupape de réglage 9 en aval de laquelle se trouve un débitmètre 10 est montée dans la canalisation de liaison 6 en aval de la pompe de circulation 5, par rapport au sens de la circulation, de manière à conserver un gradient prédéterminé de température à la mise en service. Un dispositif anti-reflux 11 interdit la pénétration du fluide de refroidissement primaire provenant de la ligne de cana lisations"froide" dans la canalisation de liaison 6. Une dérivation 32, dans laquelle sont montés une soupape de réglage 33 et un dispositif anti-reflux 34, permet d'améliorer le réglage du débit. Une canalisation 35 permet de soutirer le fluide de refroidissement primaire sur la canalisation de liaison 6, par exemple en vue de son épuration ou de son traitement. Le liquide de refroidissement primaire qui circule dans la canalisation de liaison abandonne sa chaleur au passage dans un échangeur 12 au circuit de refroidissement primaire fermé 7 qui est un circuit sous haute pression d'environ 100 bars. La pression régnant dans le circuit de refroidissement fermé et qui demeure aussi conservée en service normal de la centrale nucléaire est maintenue au nivau prédéterminé -a l'aide d'une cuve d'équilibrage chauf- fable 13 ou à l'aide d'une pompe auxiliaire 14 devant laquelle est montée une vanne d'arrêt 15. Une pompe 16 fait circuler le fluide dans le sens de la flèche 17 dans le circuit de refroidissement fermé.Une soupape de réglage 18 et un dispositif anti-reflux 19 sont montés en série avec la pompe 16, en aval de cette dernière. Une canal isation en dérivation 20, sur laquelle une pompe de circulation 21 et un dispositif anti-reflux 22 sont aussi montés en série, peut être branchée si nécessaire afin d'augmenter la capacité du circuit. Le circuit de refroidissement fermé 7 abandonne par l'intermédiaire d'un échangeur 23 sa chaleur captée sur la canalisation de liaison 6 au circuit de refroidissement ouvert 8 qui est conformé en circuit à eau courante. Une pompe 24 fait circuler le fluide dans le sens de la flèche 25 à l'intérieur du circuit ouvert 8. La pompe 24 refoule en 27 de l'eau de refroidissement provenant d'une réserve, par exemple d'un fleuve ou analogue. L'eau de refroidissement qui a été échauffée retourne en 28 dans la réserve. Un dispositif anti-reflux 26 est monté en aval de la pompe 24, par rapport au sens de la circulation. Une canalisation en dérivation 29, sur laquelle une pompe 30 et un dispositif anti-reflux 31 sont aussi montés en série, peut être branchée en cas de nécessité afin d'élever la capacité du circuit. L'exemple de réalisation de la figure 2 comprend une robinetterie d'arrêt 39 montée dans la canalisation de liaison 6, en amont de la pompe de circulation 5, cette robi netteriepermettantdecouper la liaison entre la canalisation 6 et la ligne de canalisations 1. Une dérivation 44 sur la ligne 1 est destinée à maintenir un faible flux continu dans la canalisation de liaison 6, cette dérivation débouchant dans cette canalisation 6 entre la robinetterie d'arrêt 39 et la pompe de circulation 5, Une robinetterie de réglage ou d'étranglement 45 est montée sur cette dérivation.Un dispositif de sécurité 46 en cas de rupture de canalisation est relié à un dispositif non représenté de détection des fuites et coupe la dérivation 44 dès qu'apparaît une défaillance d'une canalisation dans le circuit compris entre les robinetteries d'arrêt fermées 39, 42, 43 et 38, y compris la canalisation 35. Des canalisations 40 et 41, que des robinetteries d'arrêt 42 et 43 peuvent ouvrir ou fer me sont montées entre le réservoir 50 de solution aqueuse d'acide borique ainsi qu'entre le fond 48 de la cuve de sécurité du réacteur 49 et la canalisation de liaison 6.Lorsque la robinetterie 39 est fermée et que la robinetterie 42 ou la robinetterie 43 est ouverte, le circuit conforme à l'invention d'évacuation de la chaleur résiduelle peut ainsi être utilisé en cas de défaillance causant une perte de fluide de refroidissement pour refroidir le coeur du réacteur non représenté et l'alimenter en fluide de refroidissement prélevé sur le fond 48 de la cuve de sécurité 49 ou sur le réservoir 50 de solution aqueuse d'acide borique. Du liquide peut être pulvérisé dans le dispositif non représenté de tenue de la pression par la canalisation 37 et la robinetterie 38 de réglage montée sur cette dernière afin de faire baisser la pression dans le circuit primaire. La différence de pression nécessaire à cette fin est produite par la pompe de circulation 5, qui est de préférence conformée en pompe noyée, et la robinetterie de réglage 47. La chaleur s'évacue de la canalisation de liaison de la même manière que celle qui a été décrite en regard de la figure 1. Les différences de température moyenne sont élevées entre le circuit primaire et le circuit de refroidissement fermé 7 ainsi qu'entre ce dernier et le circuit de refroidissement ouvert 8 en raison du fort gradient de température. Il est possible ainsi de conférer de faibles dimensions aux surfaces d'échange de chaleur. REVENDICATIONS 1. Procédé d'évacuation de la chaleur résiduelle d'une centrale nucléaire refroidie à l'eau en service normal et en cas d'incidents, en particulier en cas de défaillance du générateur de vapeur qui constitue le dissipateur de chaleur, la centrale comprenant une cuve sous pression, au moins un générateur de vapeur ainsi que des lignes de canalisations "chaude " et t'froide " qui relient ces composants, procédé caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à faire passer le fluide de refroidissement primaire de la ligne de canalisations "chaude " (1) dans la ligne de canalisations "froide " (2) par une canalisation de liaison (6) et à céder la chaleur de ce flux transversal à un circuit de refroidissement ouvert (8) par l'intermédiaire d'un circuit de refroidissement fermé (7). 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite canalisation de liaison (6) est une canalisation sous haute pression dans laquelle sont montés une pompe de circulation (5), une soupape de réglage (9) et un dispositif anti-reflux (11), le circuit de refroidissement fermé (7) est un circuit sous haute pression et le circuit de refroidissement ouvert est un circuit à eau courante. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une canalisation en dérivation (32) sur laquelle une autre soupape de réglage (33) et un dispositif anti-reflux (34) sont montés contourne ladite soupape de réglage (9). 4. Dispositif selon la revendication 2, carac térisé n ce que des canalisations de soutirage (35, 37) sont branchées sur la canalisation de liaison (6) en aval de l'échangeur de chaleur (12) du circuit de refroidissement (7), par rapport au sens de la circulation. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit fermé de refroidissement (7) peut aussi être maintenu à la pression de service nécessaire pendant le fonctionnement normal de la centrale nucléaire. 6. Dispositif selon les revendications 2 et 5 prises ensemble, caractérisé en ce que le circuit fermé de refroidissement (7) comprend une pompe de circulation (16), une soupape de réglage (18) et un dispositif anti-reflux (19). 7. Dispositif selon les revendications 2 et 5 prises ensemble, caractérisé en ce qu'une canalisation en dérivation (20), dans laquelle sont montés une pompe de circulation (21) et un dispositif anti-reflux (22), est branchée sur le circuit fermé de refroidissement (7). 8. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une canalisation en dérivation (29), qui est branchée sur le circuit à eau courante (8), comprend comme ce dernier circuit lui-même une pompe de circulation (30) ainsi qu'un dispositif anti-reflux (31). 9. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 5, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement fermé (7) est équipé d'une cuve d'équilibrage (13) munie d'un dispositif de chauffage (36). 10. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la canalisation de liaison (6) comprend une robinetterie d'arrêt (39) en aval de laquelle débouche une dérivation (44) sur la ligne de canalisations "chaudes" (1) par rapport au sens de la circulation. 11. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 10, caractérisé en ce qu'une robinetteried'arrêt (41) et une autre robinetterie d'arrêt (42) relie la canalisation de liaison (6) d'une part au fond (48) de la cuve de sécurité (49) et d'autre part à un réservoir de solution aqueuse d'acide borique (50) lorsqu'elle est ouverte. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la pompe de circulation (5) peut être branchée sur différentes canalisations d'aspiration. 13. Dispositif selon les revendications 2 et 12 prises ensemble, caractérisé en ce que la pompe de circulation (5) est disposée le plus profondément possible dans la cuve de sécurité. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2, 12 et 13, caractérisé en ce que la pompe de circulation (5) de la canalisation de liaison est conformée en pompe noyée. 15. Dispositif selon la revendication 2 ou l'une quelconque des revendications 10 à 13- caractérisé en ce que la dérivation (44) sur la ligne de canalisations "chaude " (1) est équipée d'un dispositif (4C) de sécurité encas de rupture des parties des canalisations comprises entre lesdites armatures fermées (39, 42, 43, 38) y compris l'une des canalisations de soutirage (35). 16. Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 15 au refroidissement du coeur d'un réacteur nucléaire et à l'alimentation en fluide de refroidissement de ce coeur de réacteur en cas de défaillances provoquant une perte de cet agent de refroidissement.