Brevet FR3001327A1 — publié le 20140725

SYSTEME DE CARACTERISATION EN LIGNE DE PRODUITS DE CORROSION. DOMAINE TECHNIQUE Le domaine de l'invention est celui de la caractérisation en ligne des pro- duits de corrosion se formant dans le circuit primaire et secondaire d'un réacteur nucléaire. ETAT DE LA TECHNIQUE Dans le circuit primaire et/ou secondaire d'un réacteur nucléaire, il se pro- duit une certaine corrosion du circuit qui entraîne la formation de produits de corro- sion qui sont solubles en partie dans l'eau primaire et/ou secondaire du circuit. Ces colloïdes de produits de corrosion ont une solubilité dans l'eau qui peut diminuer lorsque la température de l'eau augmente. Ainsi au cours du fonctionnement du réacteur nucléaire, l'eau du circuit pri- maire qui présente une température élevée se charge en produits de corrosion so- lides, insolubles, conduisant à une contamination avec des produits radioactifs et éventuellement à une dégradation de certaines parties du circuit primaire en raison de la formation de dépôts solides. Dans le circuit secondaire, les colloïdes des produits de corrosion partici- pent au phénomène de formation de dépôt dans les générateurs de vapeur, entrai- nant ainsi une baisse de rendement de la centrale et éventuellement à une dégradation du circuit secondaire. Par conséquent, il est nécessaire de pouvoir contrôler, au cours du fonc- tionnement du réacteur, la teneur ainsi que la concentration en produits de corro- sion solides et insolubles dans le circuit primaire et/ou secondaire du réacteur. Cependant, cette opération de contrôle pose certains problèmes, d'une part en raison de la dimension très faible des particules de produits de corrosion solides, insolubles, et d'autre part, en raison des variations importantes de solubilité dans l'eau de ces produits entre la température ambiante et la température de fonc- tionnement du réacteur. Il est connu un système d'analyse permettant de mesurer la quantité de par- ticules retenues sur un filtre par mesure différentielle sur deux échantillons prélevés dont l'un seulement est filtré, comme il est décrit dans le document GB-A-1278784, où l'on analyse les échantillons par absorption ou réflexion d'un rayonnement électromagnétique. Le document EP-B1-0077258 décrit également un dispositif d'analyse per- mettant de déterminer la quantité de particules retenues sur un filtre en effectuant une mesure différentielle sur deux échantillons prélevés, un seul échantillon étant filtré dans les conditions de température et de pression du liquide dans le circuit de refroidissement, l'échantillon filtré étant ensuite analysé et comparé au deuxième échantillon par des moyens d'analyse classiques de colorimétrie ou de spectromé- trie. Cependant, les systèmes connus ne permettent pas de déterminer de manière continue la concentration ainsi que la nature des particules insolubles solides en présence dans le fluide de refroidissement en cours de fonctionnement du réacteur nucléaire. EXPOSE DE L'INVENTION Dans ce contexte, l'invention vise à proposer un système de caractérisation en ligne de produits de corrosion présents dans un circuit primaire et/ou secondaire d'un réacteur nucléaire permettant de caractériser, de manière continue pendant le fonctionnement du réacteur nucléaire, l'évolution des concentrations des produits de corrosion dans le circuit de refroidissement. A cette fin, l'invention propose un système de caractérisation en ligne de produits de corrosion présents dans un circuit de refroidissement d'un réacteur nucléaire, ledit système de caractérisation étant relié au moyen d'une tubulure au circuit de refroidissement du réacteur dans lequel circule le fluide de refroidissement, le système étant caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins deux moyens de filtration en cascade présentant des caractéristiques de filtration différentes, les moyens de filtration étant aptes à être traversés par le fluide de refroidissement ; - des capteurs de pression différentielle associés à chacun des moyens de fil- tration permettant de déterminer en ligne le taux d'obstruction de chacun des moyens de filtration. Grâce au dispositif selon l'invention, les produits de corrosion peuvent être également classifiés en tailles de particules, de manière continue, grâce à l'utilisation d'une filtration en cascade au moyen de deux filtres présentant des caractéristiques de filtrage différentes. Le système de caractérisation selon l'invention permet donc d'identifier, de manière continue, la nature des particules ainsi que la quantité des produits de cor- rosion dans les circuits de refroidissement (circuit primaire et circuit secondaire) d'un réacteur nucléaire. Cette caractérisation est réalisée avantageusement, sans modifier les condi- tions (température, pression, teneur en oxygène, teneur en hydrogène) du liquide pendant la caractérisation. Ainsi, le système selon l'invention permet de s'affranchir d'une opération d'analyse réalisée périodiquement via des moyens d'analyse classiques. Le système selon l'invention permet également d'éviter une manipulation humaine et d'une ouverture systématique du système pour la réalisation des analyses des échantillons. Un tel système de caractérisation de l'invention permettrait également de mieux appréhender les activités volumique et surfacique en radionucléides de la tranche, de dresser un inventaire des produits de corrosion de la tranche et de développer des membranes et des filtres de purification adaptés aux besoins du marché. Le système de caractérisation selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le système comporte trois moyens de filtration en cascade présentant des caractéristiques de filtrage différentes ; - un premier moyen de filtration présente des pores dont la taille est comprise entre 3 pm et 5 pm ; - un deuxième moyen de filtration présente des pores dont la taille est comprise entre 0,4 pm et 0,6 pm ; - un troisième moyen de filtration présente des pores dont la taille est com- prise entre 0,01 pm et 0,1 pm ; - le système comporte, en amont des moyens de filtrations, des moyens de refroidissement pour refroidir le liquide de refroidissement circulant dans le système de caractérisation ; - les moyens de refroidissement permettent de refroidir le fluide de refroidis- sement entre 18°C et 25°C ; - le système comporte des moyens pour maintenir une pression entre 1 et 15 bars au niveau des moyens de filtration. BREVES DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence à la figure unique illustrant schématiquement un système de caractérisation selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION La figure unique illustre une vue schématique du système de caractérisation en ligne de produits de corrosion présents dans un circuit de refroidissement d'un réacteur nucléaire selon l'invention. Le système de caractérisation 100 selon l'invention est un appareillage permettant de réaliser une filtration en cascade, en ligne (i.e continu pendant le fonctionnement du réacteur). Le système 100 comporte une tubulure 10 reliée par un piquage au circuit de refroidissement 1 du réacteur (circuit primaire ou secondaire) de manière à permettre une circulation permanente du fluide de refroidissement dans la tubulure 10, dans le sens indiqué par les flèches. Le fluide de refroi- dissement passe au travers d'un appareillage de filtration 11, 21 composé de trois membranes de filtration référencées respectivement 13, 14 et 15 selon le sens de circulation du liquide dans la tubulure 10. Chacune des membranes 13, 14, 15 présente une taille de pores différente et caractéristique de la distribution en taille des produits de corrosion sous forme de colloïdes (i.e entre 1 nm (nanomètre) et lpm (micromètre)). Avantageusement, la première membrane filtrante 13 présente des pores dont la taille est comprise entre 3 pm et 5 pm. Avantageusement, la deuxième membrane filtrante 14, située en aval de la première membrane 13, présente des pores dont la taille est comprise entre 0,4 pm et 0,6 pm. Avantageusement, la troisième membrane filtrante 15, située en aval de la deuxième membrane 14, présente des pores dont la taille est comprise entre 0,01 pm et 0,1 pm. Lors de la circulation du fluide de refroidissement dans la tubulure 10, les différentes membranes 13, 14 et 15 se colmatent en fonction de la quantité et la nature des produits de corrosion présents dans le fluide de refroidissement. Le colmatage de chacune des membranes 13, 14, 15 est suivi en ligne par un opéra- teur par des capteurs de pression différentielle 16 mesurant la différence de pres- sion du fluide entre l'amont et l'aval de chacune des membranes 13, 14, 15. A partir des mesures effectuées par les capteurs de pression différentielle 16, la nature et les concentrations des produits de corrosion peuvent être estimées par comparaison avec des étalons. Le fluide de refroidissement sortant de l'appareillage de filtration 11 est en- suite collecté pour retraitement. Après analyse en ligne des produits de corrosion, les membranes peuvent être démontées et récupérées pour analyses complémentaires de manière à obtenir des informations plus spécifiques sur la nature chimique et/ou morphologique des colloïdes. La tubulure 10 comporte plus spécifiquement un moyen de refroidissement 12, positionné en amont de l'appareillage de filtration 11, de manière à refroidir si nécessaire le fluide circulant dans le circuit 1, par exemple lorsque le réacteur est en fonctionnement nominal, le fluide de refroidissement primaire peut être prélevé à une température comprise entre 260°C et 320°C et à une pression comprise entre 60 bars et 150 bars. Ainsi, lorsque le fluide de refroidissement traverse l'appareillage de filtration 11 pour caractérisation, le fluide est refroidi à basse température (i.e. entre 18°C et 25°C).25 REVENDICATIONS1 Système (100) de caractérisation en ligne de produits de corrosion présents dans un circuit de refroidissement d'un réacteur nucléaire, ledit système de caractérisation étant relié au moyen d'une tubulure (10) au circuit de refroidissement du réacteur dans lequel circule le fluide de refroidissement, le sys- tème étant caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins deux moyens de filtration (13, 14, 15) en cascade présentant des caractéristiques de filtrage différentes, les moyens de filtration (13, 14, 15) étant aptes à être traversés par le fluide de refroidissement ; - des capteurs de pression différentielle (16) associés à chacun des moyens de filtration (13, 14, 15) permettant de déterminer en ligne le taux d'obstruction de chacun des moyens de filtration. 2. Système (100) de caractérisation en ligne de produits de corrosion présents dans un circuit de refroidissement (1) d'un réacteur nucléaire selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte trois moyens de filtration (13, 14, 15) en cascade présentant des caractéristiques de filtrage diffé- rentes. 3. Système (100) de caractérisation en ligne de produits de corrosion présents dans un circuit de refroidissement (1) d'un réacteur nucléaire selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'un premier moyen de filtration (13) présente des pores dont la taille est comprise entre 3 pm et 5 pm. 4. Système (100) de caractérisation en ligne de produits de corrosion présents dans un circuit de refroidissement (1) d'un réacteur nucléaire selon l'une des revendications 2 à 3 caractérisé en ce qu'un deuxième moyen de filtration (14) présente des pores dont la taille est comprise entre 0,4 pm et 0,6 pm. 5. Système (100) de caractérisation en ligne de produits de corrosion présents dans un circuit de refroidissement (1) d'un réacteur nucléaire selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce qu'un troisième moyen de filtration (15) présente des pores dont la taille est comprise entre 0,01 pm et 0,1 pm. 6. Système (100) de caractérisation en ligne de produits de corrosion présents dans un circuit de refroidissement (1) d'un réacteur nucléaire selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le système (100) comporte, en amont des moyens de filtrations (13, 14, 15), des moyens de refroidissement (12) pour refroidir le fluide circulant dans le système (100). 7. Système (100) de caractérisation en ligne de produits de corrosion présents dans un circuit de refroidissement (1) d'un réacteur nucléaire selon la revendication précédente caractérisé en ce que les moyens de refroidissement (12) refroidissent le fluide de refroidissement entre 18°C et 25°C . 8. Système (100) de caractérisation en ligne de produits de corrosion présents dans un circuit de refroidissement (1) d'un réacteur nucléaire selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le système comporte des moyens pour maintenir une pression entre 1 et 15 bars au niveau des moyens de filtration (13, 14, 15).