Brevet FR2491669A1 — publié le 19820409

La présente invention concerne un dispositif de protec- tioncontre des défaillances dues à une surpressionde la cuve de sécurité d'une centrale nucléaire munie d'une enceinte sup- plémentaire de sécurité. De telles centrales nucléaires équipées d'une enceinte supplémentaire de sécurité sont prévues, notam- ment pour une installation souterraine. Par la demande de brevet publiée en République Fédérale d'Allemagne sous le No. 2.710.390, il est connu de mettre en oeuvre des vannes de sécurité mécaniques,à titre de sécurité vis-à-vis des surpressions, pour la cuve de sécurité d'une cen- trale nucléaire. La fonction de ces vannes de sécurité consiste à empêcher tout dépassement de la surpression de consigne dans la cuve de sécurité, sans provoquer une égalisation des pres- sions entre la cuve de sécurité et l'enceinte supplémentaire de sécurité. On doit ainsi obtenir de n'avoir, en cas de panne, à interposer pour limiter la surpression dans la cuve de sécu- rité, qu'une liaison par trop-plein entre la cuve de sécurité et l'enceinte supplémentaire de sécurité, afin de retenir autant que possible une grande partie de la radioactivité dans la cuve de sécurité. En principe, il parvient d'autant moins de radioactivité dans l'enceinte supplémentaire de sécurité que l'actionnement des vannes de sécurité a été retardé plus long- temps et que la quantité de gaz qui déborde au total est plus petite. Dans les dispositifs connus, il faut prévoir, par souci de sécurité, plus de vannes de sécurité qu'il n'en est nécessai- re pour remplir la fonction de protection vis-à-vis d'une sur- pression. Néanmoins, on ne peut pas exclure tout à fait qu'en raison de la défaillance de toutes les vannes la fonction de protection ne soit pas remplie en cas d'accident. En outre, la probabilité d'une égalisation totale des pressions entre la cuve de sécurité et l'enceinte supplémentaire de sécurité lors de l'actionnement des vannes augmente lorsque plusieurs vannes sont montées en parallèle. Une grande partie de la radioactivi- té portée par le gaz se trouvant dans la cuve de sécurité se dégage alors dans l'enceinte supplémentaire de sécurité et pro- voque une extension notable du dommage entraîné par l'accident. A cela s'ajoute que si la pression s'égalise entre la cuve de sécurité et l'enceinte supplémentaire de sécurité, la capacité 2 2491669 totale de stockage des gaz de cette dernière diminue notable- ment en raison de la pression absolue plus basse qui règne dans la cuve de sécurité. L'invention pallie les inconvénients précités et protè- ge, d'une manière fiable, la cuve de sécurité d'une centrale nucléaire contre une surpression sans qu'il se produise une sortie prématurée de radioactivité dans l'enceinte supplémen- taire de sécurité. Suivant l'invention, l'intérieur de la cuve de sécurité communique, par un conduit d'égalisation des pressions, avec un réservoir de liquide sur lequel est raccordé un conduit montant. Il est recommandé à cet effet que le réservoir de liquide se trouve à l'intérieur de l'enceinte de sécurité. Grâ- ce à la mise en place d'un tel réservoir de liquide à conduit montant, on peut absorber les élévations indésirables de pres- sion à l'intérieur de la cuve de sécurité. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré de l'invention, le conduit montant débouche au-dessus de la cuve de sécurité, mais cependant à l'intérieur de l'enceinte de sécurité. Si la pression, dans la cuve de sécurité, dépasse la valeur qui correspond à la densité du liquide et à la diffé- rence de niveau entre l'endroit o débouche le conduit montant et le réservoir de liquide, un refroidissement par pulvérisation entre en action et provoque un refroidissement de la cuve de sécurité, ce qui entraîne un abaissement correspondant de la pression. On obtient une répartition particulièrement uniforme du liquide sortant le cas échéant du conduit montant quand celui- ci débouche dans un collet de débordement disposé, de préféren- ce,au point le plus élevé de la cuve de sécurité. Bien entendu, il est aussi possible que le collet de débordement se trouve en une autre position pour autant que l'on obtienne ainsi une répartition uniforme du liquide sur la surface de la cuve de sécurité. En tout cas, il faut s'assurer que le liquide puisse retourner dans le réservoir de liquide quand la pression régnant dans la cuve de sécurité s'abaisse en raison d'un refroidisse- ment suffisant. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est prévu de disposer sur le fond de l'enceinte de sécurité une pompe aspirante dont la tubulure de refoulement débouche au-dessus de la cuve de sécurité. Grâce à ce dispositif, le liquide tombant éventuellement sur le fond de l'enceinte de sécurité est retourné par pompage dans la région se trouvant au-dessus de la cuve de sécurité, de sorte qu'on peut le mettre à nouveau à profit pour refroidir la cuve de sécurité. Ce n'est que quand toute la réserve de liquide s'est échappée par ebullition, ou que quand la pression dans la cuve de sécurité continue à s'élever en dépit du refroidissement que le réser- voir de liquide est complètement vidé peu à peu. A cet effet, le réservoir de liquide a des dimensions telles que l'on dispo- se de suffisamment de liquide pour le transfert de la chaleur de la cuve de sécurité à la structure intérieure de l'enceinte de sécurité. Même quand tout le liquide s'est évaporé, la pres- sion de consigne dans l'enceinte de sécurité ne doit pas être dépassée. Pour autant qu'il est prévu un collet de débordement destiné à la répartition du liquide venant du réservoir de liquide, la tubulure de refoulement doit déboucher aussi dans le collet de débordement. Il est recommandé, à cet effet, que la tubulure de refoulement et le conduit montant débouchent en- dessous du niveau du liquide dans le collet de débordement. On obtient ainsi que, lorsque les températures s'abaissent à nou- veau, tout le liquide peut être retourné par pompage dans le réservoir de liquide. Le dispositif suivant l'invention permet, en soi, de se dispenser entièrement d'une installation de pulvérisation. Mais il n'exclut pas de raccorder en plus une installation de pulvérisation au collet de débordement. Afin que l'ensemble du liquide sortant du conduit mon- tant, le cas échéant après ébullition et condensation, parvien- ne dans la région de la pompe aspirante, il est prévu, suivant une autre caractéristique de l'invention, que les parois inté- rieures de l'enceinte de sécurité soient munies de rigoles qui sont destinées à recueillir le produit condensé et à partir desquelles des conduits tubulaires mènent à la région de la pompe aspirante. De même, la face extérieure de la région infé- rieure de la cuve de sécurité doit être munie d'une rigole collectrice de laquelle aussi des conduits tubulaires mènent à a 2491669 la région de la pompe aspirante. Enfin, le fond de l'enceinte de sécurité doit présenter aussi des canaux de liaison menant à la pompe aspirante. Le réservoir de liquide contient avantageusement un liquide réfrigérant à bas point d'ébullition afin de pouvoir tirer parti de la chaleur d'évaporation. Le dispositif suivant l'invention remplit, avec une sécurité presque absolue, la fonction de protection contre une surpression qui est nécessaire pour des centrales nucléaires. Un niveau de liquide trop bas ou trop élevé dans le réservoir de liquide n'a plus qu'une influence très petite sur la valeur de déclenchement du dispositif de sécurité. La rupture de con- duits tubulaires peut provoquer, dans le cas le plus défavora- ble, une égalisation de pression entre la cuve de sécurité et la seconde enceinte, mais ne porte pas atteinte fondamentalement à la fonction de protection servant de sécurité vis-à-vis d'une surpression. Il est en outre avantageux que, lorsque le dispo- sitif fonctionne normalement, d'assez grandes quantités de radioactivité ne peuvent parvenir dans l'enceinte supplémentai- re de sécurité qu'après que la capacité calorifique de l'encein- te de sécurité a été entièrement utilisée. Cela n'est le cas qu'après quelques jours pour un fonctionnement normal. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, la figure unique est une vue en coupe verticale d'une centrale nucléaire ayant une cuve 1 sphérique de sécurité et une encein- te 8 de sécurité entourant cette cuve. L'intérieur de la cuve 1 de sécurité communique, par un conduit 2 d'égalisation des pressions, avec un réservoir 3 de liquide. A ce dernier est raccordé un conduit 4 montant. Dès qu'il s'établit une surpression dans la cuve 1 de sécurité par rapport à l'enceinte 8 de sécurité, le liquide s'élève dans le conduit 4 montant à la manière d'un manomètre jusqu'à ce que la hauteur de la colonne de liquide corresponde à la surpression dans la cuve 1 de sécurité. Le conduit 4 montant débouche dans un collet 7 de débor- dement monté sur la cuve 1 de sécurité. A l'aide de ce collet 7 de débordement, le liquide,amené en cas de surpression par l'intermédiaire du conduit 4 montant, est réparti d'une manière uniforme sur la face extérieure dé la cuve 1 de sécurité. Pour 2491669 des températures suffisamment élevées, il se forme de la vapeur qui se condense sur les faces intérieures de l'enceinte 8 de sécurité et dissipe ainsi une partie de la chaleur engendrée dans la cuve 1 de sécurité. Le produit condensé s'écoule en même temps que le liquide en excès vers un puisard 9 au fond de l'enceinte 8 de sécurité. Il y est prévu une pompe 5 de puisard,qui est entrat- née par l'intermédiaire d'un moteur 16. Elle pompe le liquide par une tubulure 6 de refoulement munie d'un clapet 17 anti- retour pour le retourner au collet 7 de débordement. Si la surpression diminue à nouveau en raison du refroidissement exté- rieur de la cuve 1 de sécurité, une partie du liquide mis en circulation par la pompe 5 de puisard retourne dans le réservoir 3 de liquide. Ce n'est que quand tout le liquide s'est évaporé ou que la surpression dans la cuve 1 de sécurité augmente à nouveau en dépit du refroidissement de la surface extérieure que le contenu de la cuve 1 de sécurité se détend dans l'encein- te 8 de sécurité. La cuve 1 de sécurité est munie,directement devant la coque de béton qui la porte,d'un collet 11 sans fin,en acier, qui recueille l'eau qui n'est pas évaporée et qui ruisselle sur la cuve 1 de sécurité pour l'envoyer directement au pui- sard 9 par l'intermédiaire du conduit 12. En vue de dériver le produit condensé du liquide évaporé, des rigoles 13 destinées à recueillir le produit condensé sont ménagées sur la face intérieure de l'enceinte 8 de sécurité. Avantageusement, ces rigoles 13 se trouvent aux endroits les plus bas atteints res- pectivement par la vapeur et par le liquide condensé. Celui-ci passe des rigoles 13 au puisard 9 par des conduits 14 tubulai- res. On utilise ainsi aussi le fond de l'enceinte 8 de sécurité comme puits de chaleur, des canaux 15 de liaison servant à amener le liquide condensé au puisard 9. On peut utiliser le dispositif suivant l'invention dans toutes les centrales nucléaires qui présente,outre une cuve 1 de sécurité, une seconde enceinte ou enceinte de sécurité. Au lieu du réservoir de liquide, on peut utiliser aussi une réserve d'eau comme dispositif de sécurité contre une surpression. Cette réserve d'eau est alors utilisée, sui- vant l'invention, en même temps pour le refroidissement de 6 2491669 la cuve de sécurité. La pompe à mettre en oeuvre dans la tech- nique suivant l'invention doit être apte à maintenir un cir- cuit fermé de vapeur d'eau dans l'enceinte de sécurité. Ainsi le transfert de chaleur de la cuve de sécurité à la structure de l'enceinte de sécurité est-il rendu possible. 7 2491669 REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection,contre des défaillances dues à une surpression,de la cuve de sécurité d'une centrale nuclé- aire munie d'une enceinte supplémentaire de sécurité, caracté- risé en ce que l'intérieur de la cuve (1) de sécurité communi- que par un conduit (2) d'égalisation des pressions avec un ré- servoir (3) de liquide sur lequel est raccordé un conduit (4) montant. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir (3) de liquide est disposé à l'intérieur de l'enceinte (8) de sécurité. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractéri- sé en ce que le conduit (4) montant débouche au-dessus de la cuve (1) de sécurité, mais cependant à l'intérieur de l'encein- te (8) de sécurité. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le conduit (4) montant débouche dans un collet (7) de débordement. 5. Dispositif suivant la revendication 3 ou 4, caracté- risé en ce que, sur le fond de l'enceinte (8) de sécurité, est disposée une pompe (5) de puisard,dont la tubulure (6) de refou- lement débouche au-dessus de la cuve (1) de sécurité. 6. Dispositif suivant la revendication 4 ou 5, caracté- risé en ce que la tubulure (6) de refoulement débouche dans le collet (7) de débordement. 7.-Dispositif suivant l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la tubulure (6) de refoulement et le con- duit (4) montant débouchent en-dessous d niveau du liquide dans le collet (7) de débordement. 8. Dispositif suivant l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'au collet (7) de débordement est raccordé en outre un dispositif de pulvérisation. 9. Dispositif suivant l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les parois intérieures de l'enceinte (8) de sécurité sont munies de rigoles (13) qui sont destinées à recueillir le produit condensé et à partir desquelles des conduits (14) tubulaires mènent à la région de la pompe (5) du puisard. 10. Dispositif suivant l'une des revendications 5 à 9, 8 2491669 caractérisé en ce que la face extérieure de la cuve (1) de sécu- rité est munie, dans la région inférieure, d'une rigole (13) collectrice à partir de laquelle des conduits (12) tubulaires vont dans la région de la pompe (5) de puisard. 11. Dispositif suivant l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que sur le fond de l'enceinte (8) de sécurité sont prévus des canaux (15) de liaison menant à la pompe (5) de puisard. 12. Dispositif suivant l'une des revendications i à 11, caractérisé en ce que le réservoir (3) de liquide contient un liquide réfrigérant à bas point d'ébullition.