Brevet FR2972558A1 — publié le 20120914

Domaine technique : La présente invention a pour objet un centre nucléaire de production d'électricité comportant une installation de surveillance par caméra vidéo d'une pompe du circuit primaire d'un réacteur nucléaire. Technique antérieure : Dans leur structure générale, les centres nucléaires de production d'électricité (CNPE) sont conçus autour des échanges de chaleur entre un circuit primaire, qui fait circuler un fluide dans une boucle passant par un réacteur dans lequel se déroule une réaction nucléaire dégageant de l'énergie et un circuit secondaire dans lequel circule un fluide secondaire qui, au contact du circuit primaire via un échangeur de chaleur dénommé générateur de vapeur, se transforme en vapeur ; cette dernière entraîne un ou plusieurs groupes turboalternateurs produisant l'électricité. On dénomme tranche un ensemble de production nucléaire d'électricité regroupant la chaudière (réacteur), le groupe turboalternateur ainsi que tous les auxiliaires nécessaires au fonctionnement et la sûreté de la tranche. Les pompes primaires assurant la circulation du fluide dans le circuit primaire, essentielle pour la sûreté des installations, font donc l'objet d'une surveillance accrue, car en cas de défaillance ou d'incident, leur arrêt doit être immédiatement suivi d'un arrêt de la réaction nucléaire au sein du réacteur. Par conséquent, les normes et spécifications d'exploitation en vigueur sont très strictes ; elles exigent que, pour lutter contre le risque d'incendie, les systèmes de détection d'incendie, du type capteurs de flammes et/ou fumées, installés dans SYS001-FR-6P3 TEXTE DEPOSE JS/GE - 2 - l'environnement des pompes primaires, inaccessible à des opérateurs humains en phase de fonctionnement de la tranche nucléaire, soient doublés par un dispositif de télésurveillance permettant de prendre la relève en cas de défaillance des détecteurs d'incendie. En France, ces normes sont définies dans les Spécifications Techniques d'Exploitation (STE) des CNPE et vérifiées par l'Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN). Les caméras de surveillance, dans la conception actuellement en vigueur des CNPF du parc nucléaire, sont implantées dans la partie supérieure de la fosse (usuellement dénommée casemate) dans laquelle est logée chaque pompe primaire. Cette implantation actuelle est figurée par la lettre A sur la figure 1, à laquelle on se reportera avantageusement afin de mieux visualiser l'agencement des structures en question. En référence à la figure 1, la fosse 4 (ou casemate) est constituée de plusieurs étages permettant l'accès aux différentes parties de la pompe 3 primaire, hydraulique 30, attelage 31 et moteur électrique 32 surmonté d'un volant d'inertie 33. La fosse 4 est fermée par une dalle 5 supérieure qui comporte une ouverture 6 au droit de la pompe 3. Cette dalle 5 supérieure correspond à un niveau dit dalle principale, qui est le niveau d'intervention général du personnel P pour tout ce qui concerne les opérations de maintenance du bâtiment réacteur. Cette dalle est située à une hauteur de 20 mètres par rapport à la base du bâtiment dans les tranches de 900 MW, 22 mètres dans les tranches de 1300 MW de type P4' ou 1450 MW de type N4 ou encore 27 mètres pour les tranches de 1300 MW de type P4. Ce niveau est également baptisé dalle piscine car elle permet la circulation des personnes et matériels autour de la piscine réacteur pendant la maintenance. Cette dalle principale ou dalle piscine correspond concrètement à l'une des zones du SYS001-FR-6 P3 TEXTE DEPOSE_ 'S/GE - 3 - bâtiment réacteur où la dosimétrie est la moins élevée et donc où le personnel P est le moins exposé aux radiations, pendant un arrêt de tranche. Aujourd'hui, l'accès du personnel P d'intervention à la fosse 4 pour atteindre la caméra et son projecteur (ensemble A), se fait au niveau de l'attelage 31, à mi-hauteur de la pompe 3 puis en utilisant des échelles 40 à crinoline, c'est-à-dire avec des arceaux et des montants formant une cage hémi-tubulaire autour de l'utilisateur grimpant auxdites échelles. Chaque fosse 4 comporte une ouverture 6 en partie supérieure, dénommée trémie de pompe, permettant à la fois la libre circulation de la ventilation nécessaire au refroidissement du moteur électrique 32 alimenté en 6600V et la pose ou dépose des constituants de chaque pompe pour les remises en état. Cette ouverture 6 se situe au droit de la pompe 3. Cette ouverture 6 est refermée par une dalle de trémie lors des phases d'arrêt. En fonctionnement, la trémie est ouverte et l'accès aux fosses de pompes primaires est condamné, portes 41 et trappes de crinoline des échelles sont verrouillées à cause de la présence de la tension électrique élevée de 6600V. En cas de défaillance du système de détection incendie et de la caméra et/ou son projecteur, l'accès du personnel à la fosse ne peut être autorisé qu'après la coupure de l'alimentation de la pompe primaire concernée. L'arrêt d'une pompe primaire implique l'arrêt complet du réacteur et de la réaction nucléaire, avec le passage de l'installation en statut "Arrêt à froid". L'arrêt à froid d'une tranche nucléaire est très coûteux et nécessite un temps important ainsi que des procédures lourdes pour sa remise en route. Par conséquent, les interventions de maintenance ou de remplacement sur les caméras de surveillance et/ou les SY5001-FR-6P3 TEXTE DEPOSE JS/GE - 4 - projecteurs associés ont un impact important sur la production d'électricité, sont très longues du fait de la nécessité d'arrêter complètement la réaction nucléaire au sein du réacteur - arrêt de tranche - et de la difficulté d'accès à la zone d'intervention ; ainsi, ces opérations de maintenance ou de remplacement sont très coûteuses, tant par les manques à gagner à cause de l'arrêt de production que par les coûts directs engendrés et ces coûts sont hors de proportion par rapport au prix de la pièce défectueuse (caméra ou projecteur). De plus, l'exposition des opérateurs aux radiations lors de ces interventions est relativement importante. Enfin, on insistera sur le fait que cette situation perdure depuis l'installation des premières centrales nucléaires en France, il y a plus de 30 ans, et qu'aucune tentative n'a été faite jusqu'alors pour y remédier, pas même dans les centrales de dernière génération (EPR) actuellement en construction. Résumé de l'invention : La présente invention a donc pour but de proposer une nouvelle installation de surveillance par caméra vidéo d'une pompe de circuit primaire qui ne présente pas les inconvénients du dispositif actuellement en place, tout en restant conforme à la certification des installations et en ne remettant pas en cause lesdites certifications par des modifications de bâti ou de maçonnerie qui ne sont ni admissibles ou envisageables de façon immédiate, du fait des contraintes des procédures de certifications. A cet égard, l'invention a pour objet un centre nucléaire de production d'électricité comportant une installation de surveillance par caméra vidéo d'une pompe de circuit primaire d'un réacteur nucléaire, ladite pompe de circuit primaire étant placée dans une fosse fermée par SYS001-FR-6P3 TEXTE DEPOSE JS/GE une dalle supérieure comportant une ouverture au droit de ladite pompe ; cette installation est remarquable en ce que la ou les caméra(s) est (sont) disposée(s) au-dessus de l'ouverture de la fosse, angle de vue orienté vers le bas de manière à couvrir au moins le sommet de ladite pompe. On comprend bien l'avantage en terme de facilité d'accès que procure cette nouvelle installation en situant la caméra hors de la fosse de la pompe de circuit primaire. En outre, cet emplacement procure une meilleure vue d'ensemble de la pompe à surveiller et améliore donc la sécurité globale procurée par l'installation de surveillance. De plus, le matériel de surveillance est nettement moins exposé aux risques de destruction pendant les premières minutes d'un incendie, permettant ainsi d'assurer un suivi de l'évolution d'un incendie à ses débuts. Enfin, on comprend bien que ce positionnement au-dessus de l'ouverture de la dalle supérieure permet de situer la caméra dans une zone, d'une part, où les radiations sont nettement moindres par rapport à celles subies dans la fosse (jusqu'à dix fois moins), et, d'autre part, où le risque électrique (haute tension) est absent, ce qui permet avantageusement d'éviter la consignation de la pompe et l'arrêt complet de la tranche de production (arrêt à froid) : le passage au statut arrêt à chaud, avec un fonctionnement réduit au minimum du réacteur (réaction en chaîne nucléaire stoppée ou quasi stoppée) et du circuit primaire, permet aux opérateurs d'intervenir sur le dispositif de surveillance en subissant une dose équivalente admissible et sans risques lié au courant électrique de haute tension. On comprend bien donc l'avantage que procure l'invention en terme de disponibilité de la production d'électricité, qui ne subit qu'une courte interruption et ne nécessite qu'une remontée SYS001-FR-6P3 TEXTE DEPOSE JS/GE 2972558 - 6 - en puissance rapide de la réaction au sein du réacteur nucléaire. Brève description des dessins : 5 D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, donné à titre non limitatif, d'un centre nucléaire de production d'électricité comportant l'installation de surveillance par caméra selon 10 l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de situation en coupe de la pompe de circuit primaire et de l'installation de surveillance, 15 - la figure 2 est une vue schématique de côté d'une variante de réalisation d'une unité de l'installation de surveillance. Description détaillée de l'invention : 20 En référence à la figure 1, l'invention concerne un centre nucléaire de production d'électricité comportant une installation 1 de surveillance par caméra 2 vidéo d'une pompe 3 de circuit primaire d'un réacteur nucléaire, ladite pompe 3 de circuit primaire étant placée dans une fosse 4 25 fermée par une dalle supérieure 5, dite dalle piscine, comportant une ouverture 6 au droit de ladite pompe 3. Selon une caractéristique essentielle, la (ou les) caméra(s) 2 est (sont) disposée(s) au-dessus de l'ouverture de la dalle supérieure 5, angle de vue orienté vers le bas 30 sur la pompe 3 de manière à couvrir au moins le sommet de ladite pompe 3. De préférence, l'angle de vue est tel qu'il permet de couvrir non seulement le sommet de la pompe mais permet également d'observer sa base : l'objectif est de visualiser SYS001-FR-6P3 TEXTE DEPOSE JS/GE - 7 - le plus grand environnement possible du local casemate et de la pompe. Avantageusement, si une seule caméra est installée, l'angle de vue sera en position zénithale au-dessus de l'ouverture 6 de la dalle supérieure 5. On comprend bien qu'ainsi l'invention permet de couvrir un champ de vision bien supérieur à celui de l'implantation actuelle. De préférence, la caméra 2 sera installée de manière à être accessible depuis la dalle supérieure 5, étage 10 privilégié pour les interventions de maintenance. Selon une caractéristique avantageuse, la (ou les) caméra(s) 2 est (sont) disposée(s) jusqu'à une hauteur de 2,5 mètres au-dessus du niveau de la dalle supérieure 5 ou d'un autre étage supérieur. Cela permet avantageusement de 15 simplifier les procédures d'intervention pour la maintenance et de faciliter l'accès aux caméras. De plus, en dessous d'une hauteur de 1,5 mètre, la caméra 2 bénéficie avantageusement de la protection au moins de l'épaisseur de la dalle vis-à-vis des radiations émises par 20 le combustible nucléaire positionné au fond de la piscine réacteur adjacente. De façon préférée, on se placera à une hauteur comprise entre 80 centimètres et 1,5 mètre environ. On détaillera maintenant la structure d'une première 25 variante de réalisation d'une unité caméra de cette installation de surveillance, en référence à la figure 2. Selon une première caractéristique, chaque caméra 2 est positionnée sur un bras articulé 7, à une de ses extrémités, objectif orienté vers le bas. De préférence, et 30 comme illustré à la figure 2, le bras 7 est un bras pivotant, au moins dans un plan horizontal, lié à une de ses extrémités à une platine 9 destinée à être fixée sur un support vertical. Préférentiellement, ce support vertical est constitué par un mur. Avantageusement, le bras 7 est SYS001-FR-6P3 TEXTE DEPOSE JS/GE - 8 - orientable dans les plans verticaux et horizontaux. Selon une variante avantageuse, le bras 7 est télescopique. Selon une autre caractéristique, le bras 7 supporte 5 un projecteur d'éclairage 11. De façon préférée, le projecteur 11 est articulé en rotation audit bras 7, autour de deux axes, permettant de régler son orientation et son inclinaison par rapport à la direction longitudinale du bras 7. 10 Le bras 7 et la platine 9 sont de préférence réalisés en acier inoxydable. Selon une autre variante de réalisation, non représentée, la caméra est disposée sur le bras 7 vers l'extrémité liée à la platine 9 de fixation avec un 15 objectif parallèle à l'axe longitudinal du bras ou orienté vers le haut. Dans cette seconde variante, le bras supporte alors à son extrémité libre (opposée à celle liée à la platine 9 de fixation) un miroir de renvoi d'angle disposé de telle sorte que l'angle de vue de la caméra soit orienté 20 vers le bas et vers la pompe primaire à surveiller. Cette seconde variante de réalisation a pour avantage de réduire encore l'exposition au rayonnement direct des capteurs de la caméra et de mettre celle-ci à l'abri d'éventuelles flammes remontant par l'ouverture, puisque c'est le miroir 25 qui est en surplomb de cette dernière. De manière optionnelle, un écran biologique est placé autour de la caméra 2, en vue de la protéger contre les rayonnements radioactifs. Cet écran prend la forme d'un étui cylindrique au sein duquel la caméra est positionnée ; 30 il sera réalisé dans un matériau apte à stopper les rayonnements préjudiciables, notamment gamma, par exemple du plomb. Par conséquent, la caméra peut aussi bien être analogique que numérique, avec un capteur du type CCD. SYS001-FR-6P3 TEXTE DEPOSE JS/GE 2972558 - 9 - Cette dernière variante est nettement plus avantageuse en terme de coût. Le projecteur 11 comporte une lampe produisant une forte intensité lumineuse. Par exemple, il pourra s'agir 5 d'une lampe à incandescence. Selon une variante d'exécution préférée, le projecteur 11 est muni d'une platine à diodes électroluminescentes. Ce choix permet de consommer peu d'énergie électrique, ce qui s'avère particulièrement Io intéressant dans le cas de certains types de centres nucléaires de production d'énergie, où les boucles d'alimentation électrique s'avèreraient insuffisantes à fournir une alimentation élevée et stable. 15 Application industrielle : L'installation de vidéosurveillance de pompes de circuit primaire selon l'invention a une application particulièrement avantageuse dans le cadre de programmes de rénovation des CNPE et elle pourra également être intégrée 20 dès l'origine dans de nouveaux centres en construction. SYS001-FR-6P3 TEXTE DEPOSE JS/GE REVENDICATIONS1 - Centre nucléaire de production d'électricité comportant une pompe (3) de circuit primaire d'un réacteur nucléaire, ladite pompe (3) de circuit primaire étant placée dans une fosse (4) fermée par une dalle supérieure (5) comportant une ouverture (6) au droit de ladite pompe (3), et comportant une installation de surveillance (1) par caméra (2) vidéo de ladite pompe (3) caractérisé en ce que la (ou les) caméra(s)(2) de l'installation de surveillance (1) est (sont) disposée(s) au-dessus de l'ouverture (6) de la dalle supérieure (5), angle de vue orienté vers le bas sur la pompe (3) de manière à couvrir au moins le sommet de ladite pompe (3). 2 - Centre nucléaire de production d'électricité selon la revendication précédente caractérisé en ce que la (ou les) caméra(s) 2 est (sont) disposée(s) jusqu'à une hauteur de 2,5 mètres au-dessus du niveau de la dalle supérieure 5 ou d'un autre étage supérieur. 3 - Centre nucléaire de production d'électricité selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque caméra (2) est positionnée sur un bras (7) pivotant lié à une de ses extrémités à une platine (9) destinée à être fixée sur un support vertical. 4 - Centre nucléaire de production d'électricité selon la revendication 3 caractérisé en ce que le bras (7) supporte un projecteur d'éclairage (11). 5 - Centre nucléaire de production d'électricité selon la revendication précédente caractérisé en ce que le projecteur (11) est articulé en rotation audit bras (7), autour de deux axes, permettant de régler son orientation SYS001-FR-6P3_TEXTE SUITE NOTIFJS/GE 2972558 - 11 - et son inclinaison par rapport à la direction longitudinale du bras (7). 6 - Centre nucléaire de production d'électricité 5 selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un écran biologique est placé autour de la caméra (2) en vue de la protéger contre les rayonnements radioactifs. 10 7 - Centre nucléaire de production d'électricité selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la caméra (2) est de type analogique. 8 - Centre nucléaire de production d'électricité 15 selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la caméra (2) est de type numérique avec un capteur de type CCD. 9 - Centre nucléaire de production d'électricité 20 selon l'une quelconque des revendications 4 à 8 caractérisé en ce que le projecteur (11) d'éclairage est muni d'une platine (9) à diodes électroluminescentes. 10 - Centre nucléaire de production d'électricité 25 selon l'une quelconque des revendications 3 à 9 caractérisé en ce que la caméra (2) est disposée sur le bras (7) vers l'extrémité liée à la platine (9) avec un objectif parallèle à l'axe longitudinal du bras (7) ou orienté vers le haut, le bras (7) étant alors muni à l'extrémité opposée 30 à celle liée à la platine (9) de fixation d'un miroir de renvoi d'angle. SYS001-FR-6P3 TEXTE SUITE NOTIF JS/GE