Brevet FR2932310A1 — publié le 20091211

Procédé et dispositif de surveillance à distance de vannes manuelles de circuits fluides dans l'îlot nucléaire d'une centrale nucléaire La présente invention concerne un procédé et un dispositif de surveillance à distance de vannes manuelles de circuits fluides dans l'îlot nucléaire d'une centrale pendant son fonctionnement ou ses arrêts. De manière classique, l'îlot nucléaire forme un ensemble englobant la chaudière nucléaire et les installations relatives au combustible, ainsi que les équipements nécessaires au fonctionnement et à la sécurité de cet ensemble. La chaudière nucléaire comporte, à l'intérieur d'un bâtiment réacteur, une cuve renfermant le coeur du réacteur, remplie d'eau sous pression, ainsi qu'un circuit primaire constitué de plusieurs boucles en communication avec la cuve. Chacune des boucles du circuit primaire comporte un générateur de vapeur dans lequel l'eau sous pression du circuit primaire se refroidit en réchauffant et en vaporisant de l'eau alimentaire du circuit secondaire. Les générateurs de vapeur de chacune des boucles sont reliées à la cuve par des canalisations d'arrivée et de sortie d'eau sous pression appelées conduites primaires. Ces conduites sont reliées à la boîte à eau du générateur de vapeur, situées à sa partie inférieure, par l'intermédiaire de tubulures solidaires de la boîte à eau. Les équipements nécessaires au fonctionnement et à la sécurité de chaque îlot du réacteur nucléaire se composent de plusieurs circuits fluides, comme par exemple : - le circuit d'eau alimentaire normal des générateurs de vapeur, - le circuit d'eau alimentaire de secours des générateurs de vapeur, - le circuit d'injection de sécurité, - le circuit de refroidissement à l'arrêt du réacteur, - le circuit de contrôle volumétrique et chimique, - le circuit de remplissage de la piscine réacteur, - le circuit de réfrigération intermédiaire, et - le circuit de refroidissement des échangeurs. Les équipements comprennent aussi : - le circuit d'appoint en acide borique qui a pour but de permettre le réglage de la réactivité du coeur par l'adjonction d'acide borique neutrophage en complément du réglage de la position des grappes de réglage de la réactivité du coeur, ces grappes étant également neutrophages. Ces circuits hydrauliques comportent des canalisations de transfert des fluides entre les différents équipements et qui sont équipées de vannes manuelles manoeuvrables entre une position ouverte et une position fermée. Les vannes manuelles sont disposées dans des salles différentes dans des bâtiments et les canalisations traversent des parois épaisses pour le transfert des fluides entre les différents composants. Au cours du fonctionnement du réacteur ou au cours de son arrêt, les vannes des différents circuits sont ouvertes ou fermées manuellement par des opérateurs selon les besoins. Le contrôle de l'ouverture ou de la fermeture des vannes d'une même ligne ou circuit est également effectué visuellement par des opérateurs. Pour faciliter ce contrôle visuel de la position des vannes, chaque vanne est équipée d'une tige fixe solidaire du corps de la vanne et d'un curseur qui se déplace en translation sur ladite tige lors de la rotation d'un volant de commande de la vanne. Ainsi, en position de fermeture de la vanne, le curseur occupe une première position sur la tige et, en position d'ouverture de cette vanne, le curseur occupe sur ladite tige une seconde position, permettant à un opérateur de visualiser rapidement la position de chaque vanne. Mais, compte tenu du nombre important de vannes dans les différents circuits, il peut se produire qu'un opérateur n'ouvre pas ou ne ferme pas une vanne, si bien que la ligne correspondante ne se trouve pas dans une configuration qui correspond à la fonction demandée. A titre d'exemple, dans le cas du circuit d'apport en acide borique, si le circuit ne remplit pas sa fonction par l'adjonction d'acide borique neutrophage en complément du réglage de la position des grappes de réglage de la réactivité du coeur, le rétablissement de la fonction de borification doit être effectué dans l'heure, sinon l'arrêt à chaud du réacteur doit être programmé dans les six heures. Jusqu'à présent, pour limiter ce genre de problèmes, les exploitants des centrales nucléaires mettent l'accent sur la formation des opérateurs et l'amélioration des procédures, mais les risques demeurent. L'invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif de surveillance à distance de la mise en condition fonctionnelle du circuit ou de la ligne fluide, c'est-à-dire de la surveillance de l'état d'ouverture ou de fermeture des vannes manuelles visant à permettre audit circuit ou à ladite ligne d'assurer sa fonction. L'invention a donc pour objet un procédé de surveillance à distance de vannes manuelles de circuits fluides dans l'îlot nucléaire d'une centrale pendant son fonctionnement ou ses arrêts, lesdites vannes étant manoeuvrables manuellement entre une position ouverte ou fermée, caractérisé en ce que : - on équipe les vannes manuelles de moyens de détection de leurs positions ouverte ou fermée et de premiers moyens de communication sans fil de signaux relatifs à la position ouverte ou fermée de chaque vanne, - on dispose dans le local renfermant lesdites vannes, des seconds moyens de communication notamment des signaux transmis par les premiers moyens de communication sans fil, - on dispose en-dehors dudit local des réseaux câblés locaux permettant aux signaux reçus par les seconds moyens de communication de franchir des parois épaisses imperméables aux signaux transmis sans fil, et - on dispose, dans un local de surveillance, en-dehors desdits locaux, des moyens de réception et de traitement des signaux après le franchissement desdites parois. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - à partir de moyens d'émission, d'activation et d'interrogation associés aux moyens de réception et de traitement, on active les premiers moyens de communication de chaque vanne et on interroge les moyens de détection qui transmettent aux premiers moyens de communication la position ouverte ou fermée de chaque vanne et on transmet, par l'intermédiaire desdits premiers moyens de communication, les signaux relatifs à la position ouverte ou fermée de chaque vanne, - on relie les moyens de réception et de traitement directement aux réseaux câblés, et - on relie les moyens de réception et de traitement aux réseaux câblés par des moyens d'émission et de réception des signaux sans fil. L'invention a également pour objet un dispositif de surveillance à distance de vannes manuelles de circuits fluides dans l'îlot nucléaire d'une centrale pendant son fonctionnement ou ses arrêts, lesdites vannes étant manoeuvrables manuellement entre une position ouverte ou fermée, caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens de détection de la position ouverte ou fermée desdites vannes et des premiers moyens de communication sans fil des signaux relatifs à la position ouverte ou fermée de chaque vanne, - des seconds moyens de communication notamment des signaux transmis par les premiers moyens de communication sans fil, lesdits seconds moyens de communication étant dans le local correspondant aux vannes, - des réseaux câblés locaux permettant aux signaux reçus par les seconds moyens de communication de franchir des parois épaisses imperméables aux signaux transmis sans fil, et - des moyens de réception et de traitement des signaux après le franchissement desdites parois. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le dispositif comporte, associés aux moyens de réception et de traitement, des moyens d'émission, d'activation et d'interrogation pour activer les premiers moyens de communication de chaque vanne par l'intermédiaire des seconds moyens de communication et interroger les moyens de détection de la position ouverte ou fermée de chaque vanne, - les moyens de détection de la position ouverte ou fermée sont montés sur chaque vanne à surveiller, - les premiers moyens de communication sans fil des signaux relatifs à la position ouverte ou fermée sont montés sur chaque vanne à surveiller, - les moyens de détection et les premiers moyens de communication sans fil forment un ensemble indépendant, apte à être monté sur chaque vanne à surveiller, - les premiers et seconds moyens de communication sans fil sont du type à ondes radio ou à ondes acoustiques, - les premiers et seconds moyens de communication sans fil sont du type à ondes lumineuses visibles ou invisibles, - les premiers et seconds moyens de communication sans fil sont du type à ondes infrarouges, et - les moyens de détection et les premiers moyens de communication sans fil sont du type à caméras vidéo. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un circuit d'adjonction d'acide borique dans le circuit primaire d'un réacteur nucléaire, - la figure 2 est une vue schématique en coupe transversale d'une vanne manuelle d'un tel circuit, selon l'état de la technique, - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'une vanne manuelle équipée de moyens de détection de sa position et de moyens de communication sans fil pour un dispositif de surveillance à distance, conforme à l'invention, et - la figure 4 est une vue schématique d'un dispositif de surveillance à distance des vannes manuelles, conforme à l'invention. Sur la figure 1, on a représenté, à titre d'exemple, un circuit 10 d'adjonction d'acide borique neutrophage dans un circuit primaire d'un réacteur nucléaire. Le circuit 10, disposé dans un local, comporte, de manière classique, un réservoir d'acide borique 12, cet acide borique est destiné à être mélangé avec l'eau selon un dosage déterminé, avant d'être introduite dans le circuit primaire du réacteur. Ce circuit 10 comporte une multitude de branches 14 munies chacune d'une ou de plusieurs vannes manuelles 15 qui sont ouvertes ou fermées par des opérateurs selon les besoins, c'est à dire selon le fonctionnement du réacteur. Si une de ces vannes, comme par exemple la vanne 15a, n'a pas été ouverte, l'acide borique n'est pas mélangé à l'eau et uniquement de l'eau est injectée dans le circuit primaire, ce qui peut avoir des conséquences graves et entraîner un arrêt à chaud du réacteur. Ainsi que montré à la figure 1, une première partie des branches 14 et des vannes 15 du circuit 10 est disposée dans une première salle A et une seconde partie des branches et des vannes 15 du circuit 10 est disposée dans une seconde salle B, les salles A et B étant séparées par des parois épaisses, notamment en béton armé. En se reportant maintenant à la figure 2, on va décrire une vanne 15, les autres vannes étant identiques. La vanne 15 comporte un corps 16 destiné à être monté sur une branche 14 du circuit 10 et dans lequel est ménagé un siège de clapet 17. La vanne 15 comporte aussi une tige 18 déplaçable en rotation dans le corps 16 et qui porte, à une première extrémité 18a, un volant de manoeuvre 19 et, à une seconde extrémité filetée 18b, un clapet 20 portant une membrane 21, par exemple en caoutchouc. Lors de la rotation du volant de manoeuvre 19, la tige 18 est entraînée en rotation et en translation pour déplacer le clapet 20 entre une première position écartée du siège de clapet 17 correspondant à la position d'ouverture de la vanne 15 pour le passage du fluide dans la canalisation correspondante et une seconde position appliquée contre le siège de clapet 17 correspondant à la position de fermeture de ladite vanne 15 pour empêcher la circulation du fluide dans la canalisation. La vanne 15 comporte également une tige fixe 22 solidaire du corps 16 et s'étendant sensiblement parallèlement à la tige 18, et un curseur 23 solidaire de la tige 18 et s'étendant sensiblement perpendiculairement à la tige 18 et à ladite tige fixe 22. La tige fixe 22 traverse le curseur 23, si bien que lors du déplacement en translation de la tige 18, le curseur 23 se déplace sur la tige fixe 22 entre une première position (a) correspondant à la position d'ouverture de la vanne 15 et une seconde position (b) correspondant à la position de fermeture de cette vanne 15. Afin de connaître à distance, et notamment dans un local de surveillance C (figure 4) indépendant des salles A et B, la position d'ouverture ou de fermeture des vannes manuelles 15 du circuit 10, chaque vanne 15 est équipée d'un ensemble 30 (figure 3) comportant des moyens 31 de détection de la position ouverte ou fermée de la vanne 15 correspondante et des premiers moyens 32 de communication sans fil des signaux relatifs à la position ouverte ou fermée de ladite vanne 15. De préférence, et ainsi que montré à la figure 3, l'ensemble 30 constitue une ensemble indépendant et apte à être monté sur le corps 16 de la vanne 15. Pour cela, l'ensemble 30 comprend un support 33, muni de moyens de fixation sur le corps 16 de la vanne 15, comme par exemple un collier 34 ou tout autre organe approprié. Les moyens 31 de détection de la position ouverte ou fermée de la vanne 15 comprennent deux contacteurs de type connu, respectivement 31a et 31 b, disposés à proximité du curseur 23 et dont l'un 31a détecte la position (a) du curseur 23, c'est-à-dire la position ouverte de la vanne 15 et dont l'autre 31b détecte la position (b) de ce curseur 23, c'est-à-dire la position fermée de ladite vanne 15. Selon une première variante, seuls les moyens 31 de détection sont montés sur le support 33, à proximité du curseur 23, tandis que les premiers moyens 32 de communication sans fil sont séparés de ce support 33 et reliés auxdits moyens 31, par exemple par des fils électriques de connexion. Dans l'exemple représenté sur les figures, les premiers moyens 32 de communication sans fil de signaux relatifs à la position ouverte ou fermée de la vanne 15 correspondante, sont constitués par un émetteur du type à ondes radios. Ces moyens 32 peuvent être également d'autres types, comme par exemple : - à ondes acoustiques, - à ondes lumineuses visibles ou invisibles, et - à ondes infrarouges. Ces moyens 31 et 32 peuvent être également constitués par des caméras vidéo permettant de visualiser, dans le local de surveillance C la position des vannes 15. Afin de pouvoir transmettre jusqu'au local de surveillance C les signaux émis par les premiers moyens 32 de communication de chaque vanne 15, des seconds moyens 35 de communication de ces signaux sont disposés dans chaque salle A et B, comme montré à la figure 4. Ces seconds moyens 35 sont formés, pour chaque salle A et B, par un émetteur-récepteur des signaux transmis sans fil. Chaque second moyen 35 de communication est raccordé par un réseau câblé local 36 à des moyens 40 de réception et de traitement des signaux disposés dans le local de surveillance C. En effet, les signaux, comme par exemple, les ondes radio ne peuvent traverser les parois épaisses délimitant chaque salle A et B. Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 4, chaque second moyen 35 de communication est relié par un réseau câblé local 36 traversant la paroi épaisse de chaque salle, à des moyens 37 de type routeur de système de communication qui sont eux-mêmes reliés aux moyens 40 de réception et de traitement de signaux par un réseau câblé local 38. Selon un autre mode de réalisation, le second moyen 35 de communication de chaque salle peut être raccordé par un réseau câblé local à un émetteur situé en-dehors de la salle. Dans ce cas, les moyens 40 de réception et de traitement des signaux disposés dans le local de surveillance C sont raccordés par un réseau câblé local à un récepteur permettant de recueillir les signaux transmis par chaque émetteur raccordé aux récepteurs de chaque salle. La position de chaque vanne manuelle 15 du circuit 10 dans chacune des différentes salles est donc connue instantanément et donc à distance sur un écran de visualisation situé dans le local de surveillance. Cette visualisation se présente, par exemple, sous la forme d'un schéma synoptique, comme montré à la figure 1, qui visualise, par des couleurs ou par tout autre moyen, la position ouverte ou fermée de chaque vanne. Selon un autre mode de réalisation, les premiers moyens 32 de communication de chaque vanne 15 sont alimentés en énergie par une batterie intégrée auxdits premiers moyens 32, ainsi que les seconds moyens de communication 35. Afin de ne pas décharger rapidement les batteries des moyens 32 et 35 de communication, ces moyens 32 et 35 sont désactivés. Quand un opérateur souhaite connaître la position des vannes 15 du circuit 10, il active dans le local de surveillance C les premiers et seconds moyens 32 et 35 de communication. Pour cela, le dispositif de surveillance comporte, associés aux moyens de réception et de traitement, des moyens, non représentés, d'émission, d'activation et d'interrogation pour activer les moyens 32 et 35 de communication de chaque vanne 15, et interroger les moyens 31 de détection de la position ouverte ou fermée de chaque vanne. Ainsi, lorsqu'un opérateur désire connaître à un moment donné la position des vannes 15 du circuit 10, il active les premiers moyens 32 de communication de chaque vanne 15 par l'intermédiaire des seconds moyens de communication 35 et des moyens d'émission, d'activation et d'interrogation disposés dans le local de surveillance C. Les moyens 31 de détection sont donc interrogés et ils transmettent aux premiers moyens 32 de communication la position ouverte ou fermée de chaque vanne 15. Les signaux relatifs à la position de chaque vanne 15 sont transmis aux moyens 40 de réception et de traitement des signaux par l'intermédiaire des moyens 32 et 35 de communication. Le dispositif est donc utilisé ponctuellement en fonction des besoins de vérification des lignes du circuit en évitant une consommation électrique excessive puisque le dispositif retourne en position de veille entre chaque interrogation. Ce mode de fonctionnement présente en outre l'avantage d'être bien plus économique qu'une alimentation électrique de chaque vanne au moyen de câbles électriques. Le dispositif selon l'invention permet un mode de fonctionnement dans les deux sens, c'est-à-dire selon un mode de transmission des informations délivrées par les moyens 31 de détection vers des moyens 40 de réception et de traitement des signaux, d'une part et d'autre part, selon un mode d'activation et d'interrogation des moyens de détection 31 à partir des moyens associés aux moyens 40 de réception et d'interrogation des signaux. Ainsi, la position de chaque vanne est connue, ce qui permet, en cas de mauvaise position d'une ou de plusieurs vannes, de pouvoir faire intervenir un ou plusieurs opérateurs, pour corriger le dysfonctionnement, afin que le circuit ou la ligne se trouve dans des conditions qui correspondent aux fonctions demandées. Le dispositif selon l'invention peut bien évidemment s'appliquer à tous les circuits fluides comportant des vannes manuelles dont les positions doivent être surveillées à distance. REVENDICATIONS1.- Procédé de surveillance à distance de vannes manuelles (15) de circuit (10) fluide dans l'îlot nucléaire d'une centrale pendant son fonctionnement ou ses arrêts, lesdites vannes étant manoeuvrables manuellement entre une position ouverte et une position fermée, caractérisé en ce que : - on équipe les vannes manuelles (15) de moyens (31) de détection de leurs positions ouverte ou fermée et de premiers moyens (32) de communication sans fil des signaux relatifs à la position ouverte ou fermée de chaque vanne (15), - on dispose dans le local renfermant lesdites vannes (15), des seconds moyens (35) de communication notamment des signaux transmis par les premiers moyens (32) de communication sans fil, - on dispose, en-dehors dudit local, des réseaux câblés locaux (36,38) permettant aux signaux reçus par les seconds moyens (35) de communication de franchir des parois épaisses imperméables aux signaux transmis sans fil, et - on dispose dans un local de surveillance en-dehors desdits locaux, des moyens (40) de réception et de traitement des signaux après le franchissement desdites parois. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à partir de moyens d'émission, d'activation et d'interrogation associés aux moyens (40) de réception et de traitement, on active les premiers moyens (32) de communication de chaque vanne (15) et on interroge les moyens (31) de détection qui transmettent aux premiers moyens (32) de communication la position ouverte ou fermée de chaque vanne (15) et on transmet, par l'intermédiaire desdits premiers moyens (32) de communication, les signaux relatifs à la position ouverte ou fermée de chaque vanne (15) 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on relie les moyens (40) de réception et de traitement directement aux réseaux câblés (36,38). 4.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on relie les moyens (40) de réception et de traitement aux réseaux câblés (36,38) par des moyens d'émission et de réception sans fil. 5.- Dispositif de surveillance à distance de vannes manuelles (15) de circuits (10) fluides dans l'îlot nucléaire d'une centrale pendant son fonctionnementou ses arrêts, lesdites vannes (15) étant manoeuvrables manuellement entre une position ouverte ou fermée, caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens (31) de détection de la position ouverte ou fermée desdites vannes (15) et des premiers moyens (32) de communication sans fil des signaux relatifs à la position ouverte ou fermée de chaque vanne (15), - des seconds moyens (35) de communication notamment des signaux transmis par les premiers moyens (32) de communication sans fil, lesdits seconds moyens (35) de communication étant dans les locaux correspondant aux vannes (15), - des réseaux câblés locaux (36, 38) permettant aux signaux reçus par les seconds moyens (35) de communication de franchir des parois épaisses imperméables aux signaux transmis sans fil, et - des moyens (40) de réception et de traitement des signaux après le franchissement desdites parois. 6.- Dispositif de surveillance selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte, associés aux moyens (46) de réception et de traitement, des moyens d'émission, d'activation et d'interrogation pour activer les premiers moyens (32) de communication de chaque vanne (15) par l'intermédiaire des seconds moyens (35) de communication et interroger les moyens (31) de détection de la position ouverte ou fermée de chaque vanne (15). 7.- Dispositif de surveillance selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les moyens (31) de détection de la position ouverte ou fermée sont montés sur chaque vanne (15) à surveiller. 8.- Dispositif de surveillance selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que des premiers moyens (32) de communication sans fil des signaux relatifs à la position ouverte ou fermée sont montés sur chaque vanne (15) à surveiller. 9.- Dispositif de surveillance selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les moyens (31) de détection et les premiers moyens (32) de communication forment un ensemble indépendant apte à être monté sur chaque vanne (15) à surveiller. 10.- Dispositif de surveillance selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que les premiers et seconds moyens (32 et 35) de communication sans fil sont du type à ondes radios ou à ondes acoustiques. 11.- Dispositif de surveillance selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que les premiers et seconds moyens (32 et 35) de communication sans fil sont du type à ondes lumineuses visibles ou invisibles. 12.- Dispositif de surveillance selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que les premiers et seconds moyens (32 et 35) de communication sans fil sont du type à ondes infrarouges. 13.- Dispositif de surveillance selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que les moyens de détection (31) et les premiers moyens (32) de communication sans fil sont du type à caméras vidéo.10