Brevet FR3001078A1 — publié le 20140718

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE D'Ur! FRESSURISEUR DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte à un dispositif de chauffage d'un pressuriseur de centrale nucléaire à eau pressurisée et également à un pressuriseur de centrale nucléaire à eau pressurisée comportant un tel dispositif. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002] Les réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent un circuit primaire dans lequel l'eau de refroidissement, appelée eau primaire, du réacteur est maintenue à une forte pression, de l'ordre de 155 bars, au moyen d'un pressuriseur. [0003] Le pressuriseur permet de maintenir la pression dans le circuit primaire entre certaines limites déterminées, soit par aspersion lorsque la pression à tendance à dépasser la limite supérieure admise, soit par chauffage électrique de l'eau primaire lorsque la pression a tendance à descendre en dessous de la valeur inférieure admise. [0004] Le pressuriseur est formé par une enceinte présentant une partie inférieure partiellement remplie d'eau primaire et une partie supérieure remplie de vapeur d'eau, à une pression sensiblement égale à la pression de l'eau en circulation dans le circuit primaire. [0005] Afin d'augmenter la pression de fonctionnement du circuit primaire de la centrale, il est connu de chauffer l'eau primaire contenue dans la partie inférieure du pressuriseur de façon à l'amener à sa température d'ébullition. L'évaporation d'une partie de l'eau primaire permet d'augmenter la pression dans la partie supérieure, la vapeur d'eau présente dans la partie supérieure du pressuriseur étant en équilibre hydrostatique avec l'eau circulant dans le circuit primaire. L'augmentation de la pression dans la partie supérieure du pressuriseur entraine une augmentation de la pression de fonctionnement du circuit primaire. [0006] L'eau primaire contenue dans le pressuriseur est généralement chauffée par des résistances électriques appelées cannes chauffantes traversant l'enceinte du pressuriseur de façon à être en contact avec l'eau primaire contenue dans le pressuriseur et alimentées par un moyen d'alimentation électrique positionné à l'extérieur du pressuriseur. Un tel moyen de chauffage pose des problèmes de fiabilité du fait de la corrosion de la partie des cannes chauffantes immergée de façon permanente dans l'eau primaire, de mise en oeuvre du fait de la réalisation dans l'enceinte du pressuriseur de trous permettant le passage des cannes chauffantes, de maintenance du fait des problèmes d'étanchéité causés par les trous pour le passage des cannes chauffantes et de la difficulté à changer une canne chauffante en cas de panne de cette dernière. [0007] D'autres moyens de chauffage de l'eau contenue dans le pressuriseur sont décrits dans le document JP2004-170312. En particulier, le document JP2004-170312 décrit différents dispositifs de chauffage utilisant le principe de l'induction pour chauffer l'eau primaire du pressuriseur, tels qu'une bobine positionnée autour du pressuriseur chauffant l'enceinte du pressuriseur, un dispositif de chauffage par induction soudée sous le pressuriseur ou des dispositifs de chauffage par induction traversant l'enceinte du pressuriseur. Toutefois, ces moyens de chauffage ne permettent pas de réaliser facilement une maintenance en cas de panne. En effet, aucun de ces moyens de chauffage n'est démontable aisément, ce qui complique davantage les opérations de maintenance et augmente les temps d'arrêt des pressuriseurs, donc de l'installation. En outre, les dispositifs de chauffage par induction traversant l'enceinte du pressuriseur, tels que décrit dans le document JP2004-170312, peuvent présenter des problèmes d'étanchéité. EXPOSE DE L'INVENTION [0008] Dans ce contexte, l'invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l'état de la technique identifiés ci-dessus, et notamment à proposer un dispositif de chauffage d'un pressuriseur d'une centrale nucléaire à eau pressurisée fiable et facilitant les opérations de maintenance sur site. [0009] Dans ce dessein, un aspect de l'invention se rapporte à un dispositif de chauffage par induction pour pressuriseur d'un réacteur nucléaire à eau pressurisée présentant une enceinte avec une paroi intérieure constituée d'un matériau magnétique, le dispositif comportant au moins un module de chauffage présentant : - un support d'enroulement ; - un enroulement de fil conducteur enroulé autour dudit support, ledit enroulement générant un champ magnétique lorsqu'il est traversé par un courant électrique alternatif ; ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un support de module coopérant avec des moyens de fixation pour fixer de manière amovible ledit module de chauffage sur ledit support de module, ledit support de module étant adapté pour positionner ledit module de chauffage à l'extérieur de la paroi intérieure de l'enceinte dudit pressuriseur dans une position permettant de chauffer ladite paroi intérieure du pressuriseur par induction magnétique lorsque ledit enroulement dudit module de chauffage est traversé par un courant électrique. [0010] Grâce à la construction du dispositif, sa maintenabilité est accrue. En effet, le module de chauffage par induction est facilement accessible par un opérateur lors d'une opération de maintenance du fait de son positionnement à l'extérieur du pressuriseur. De plus, l'utilisation d'un support de module spécifique et de moyens de fixations amovibles permettent de réaliser des opérations de montage/démontage du module de chauffage de façon simple et rapide, sans détérioration du module de chauffage ni du support de module. Les moyens de fixation permettant de réaliser une liaison amovible entre le support de module et le module de chauffage sont par exemple des moyens de vissage. Il est bien entendu que la réalisation d'une liaison au moyen d'une soudure n'est pas une liaison amovible et ne permet pas de fixer de manière amovible le module de chauffage. [0011] Avantageusement, le support du module de chauffage est fixé de manière permanente (i.e. non amovible) sur la paroi extérieure de l'enceinte du pressuriseur, et le module de chauffage est fixé de manière amovible (i.e. de manière démontable) sur le support de module et à proximité de la paroi extérieure de l'enceinte. Ainsi, le module de chauffage peut être facilement démonté pour maintenance et déplacé en fonction des besoins. [0012] Un tel dispositif de chauffage ne remet donc pas en cause la fiabilité du pressuriseur. En effet, grâce au dispositif selon l'invention, il n'est pas nécessaire de réaliser des traversées dans l'enceinte du pressuriseur pour chauffer l'eau primaire, ce qui permet de s'affranchir de tout risque de fuite d'eau primaire. Une telle disposition permet également de simplifier l'installation et la maintenance des dispositifs de chauffage mais également la fabrication du pressuriseur. [0013] Le dispositif selon l'invention propose donc un chauffage fiable permettant de chauffer l'eau contenue dans le pressuriseur par chauffage de la paroi intérieure constituée d'un matériau magnétique, de type acier, par induction magnétique et par transfert thermique de la paroi vers l'eau primaire contenue dans l'enceinte du pressuriseur. [0014] Le chauffage de l'eau contenue dans le pressuriseur peut être réalisé par une pluralité de module de chauffage, tous positionné à proximité de l'enceinte du pressuriseur. Le nombre de module de chauffage à disposer au niveau de la paroi du pressuriseur et leur répartition dépendent de plusieurs paramètres, parmi lesquels les dimensions du pressuriseur, le temps de réaction au démarrage du chauffage demandé, la précision voulue etc... [0015] Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, le dispositif selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon les combinaisons techniquement possibles : le dispositif comporte au moins une ailette conductrice apte à être solidaire de ladite paroi intérieure conductrice, ladite ailette s'échauffant par conduction thermique avec la paroi du pressuriseur et/ou par induction magnétique sous l'action du champ magnétique généré par l'enroulement ; le dispositif comporte un générateur de courant alternatif relié audit enroulement et un moyen de contrôle-commande dudit générateur de courant ; le support de module est formé par un cerclage annulaire présentant au moins une plaque de fixation pour solidariser le support d'enroulement via lesdits moyens de fixation fixant de manière amovible ledit module de chauffage, ledit cerclage annulaire présentant un diamètre adapté pour être positionné autour de l'enceinte dudit pressuriseur ; ledit support de module est apte à être solidarisé sur la paroi extérieure de l'enceinte du pressuriseur ; ledit support de module est apte à être monté de manière amovible sur la paroi extérieure de l'enceinte du pressuriseur ; le dispositif comporte une pluralité de modules de chauffage répartis sur une zone à chauffer. [0016] L'invention se rapporte également à un pressuriseur d'un réacteur nucléaire à eau pressurisée caractérisé en ce qu'il comporte : une enceinte présentant une paroi intérieure constituée d'un matériau magnétique; un dispositif de chauffage par induction selon l'invention, positionné autour dudit pressuriseur, ledit dispositif de chauffage chauffant ladite paroi intérieure par induction magnétique. [0017] Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, le pressuriseur selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon les combinaisons techniquement possibles : - l'enceinte comporte une paroi extérieure présentant un revêtement calorifuge neutre à l'induction magnétique ; la présence d'un revêtement calorifuge améliore le rendement du chauffage de l'eau contenue dans le pressuriseur par le dispositif de chauffage ; - ledit dispositif de chauffage est positionné au niveau de la partie latérale de ladite enceinte ; la fixation du module de chauffage au niveau de la paroi latérale du pressuriseur permet de disposer d'une surface de chauffage plus importante et permet un accès plus facile pour maintenance contrairement à un positionnement sous le pressuriseur. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0018] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : - la figure 1A, une vue en coupe de face et la figure 1B une vue en coupe de dessus d'un pressuriseur et d'un dispositif de chauffage par induction selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 2A, une vue en coupe de dessus et la figure 2B, une vue de côté d'un pressuriseur et d'un dispositif de chauffage par induction selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; [0019] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN rODE DE REALISATION [0020] Les figures 1A et 1B illustrent de façon schématique un premier exemple de réalisation d'un dispositif de chauffage par induction selon l'invention positionné sur un pressuriseur 2 d'une centrale nucléaire à eau pressurisée. La figure 1A illustre plus précisément une vue en coupe selon un plan longitudinal du pressuriseur et la figure 1B illustre une vue en coupe selon un plan transverse du pressuriseur. [0021] Le pressuriseur est formé par une enceinte 21 renfermant dans sa partie inférieure de l'eau primaire 22 du circuit primaire de la centrale. L'enceinte 21 est formée par : - une paroi intérieure 211 en matériau magnétique, tel que par exemple l'acier, qui est directement en contact avec l'eau primaire 22 ; - une paroi extérieure calorifuge 212. [0022] Dans l'exemple de réalisation illustré aux figures 1A et 1B, le dispositif de chauffage 1 comporte à titre d'illustration douze modules de chauffage 11 positionnés au niveau de la partie latérale de l'enceinte 21, six modules étant représentés sur la figure 1A et quatre étant représentés sur la figure 1 B. [0023] Chaque module de chauffage 11 comporte un support d'enroulement 111 autour duquel un enroulement 112 de fil électriquement conducteur est enroulé. L'enroulement 112, de chaque module de chauffage 11, est relié à un générateur de courant alternatif (non représenté). Lorsque l'enroulement 112 est traversé par un courant électrique généré par ledit générateur de courant, l'enroulement 112 génère un champ magnétique variable, illustré par les lignes de champs référencées 113, qui génère des courants induits dans la paroi intérieure électriquement conductrice 211 du pressuriseur 2. Le courant induit dans la paroi intérieure 211 du pressuriseur provoque un échauffement de la paroi par effet joule, et par conséquent de l'eau primaire 22 contenue dans le pressuriseur 2 par transfert thermique. [0024] Le dispositif comporte également un moyen de contrôle-commande du générateur de courant alternatif qui permet de contrôler le chauffage par induction de l'eau contenue dans le pressuriseur et peut être relié à des capteurs de pression disposés dans le circuit primaire de la centrale auquel est relié en fonctionnement le pressuriseur, par exemple. [0025] Avantageusement, le dispositif 1 comporte également des ailettes conductrices 114, visibles sur le plan de coupe de la figure 1B, fixées sur la face interne de la paroi intérieure 211 du pressuriseur 2, qui sous l'effet de la conduction thermique et du courant induit s'échauffent et assurent une homogénéisation de la température de l'eau 22 du pressuriseur 2. Une ailette conductrice, aussi appelée ailette d'échange thermique, optimise le transfert d'énergie thermique vers l'eau du pressuriseur et améliore le rendement du dispositif en homogénéisant le chauffage de l'eau primaire 22 contenue dans le pressuriseur 2. Une ou plusieurs ailettes 144 peuvent être disposées sur la face interne de la paroi intérieure 211 du pressuriseur de façon à homogénéiser l'échange thermique à l'intérieur du pressuriseur 2. [0026] Les modules de chauffage 11 sont fixés de façon amovible (i.e. démontable), via des moyens de fixation amovibles, sur un support de module (non visible à la figure 1A) qui est solidaire de l'enceinte 21 du pressuriseur 2. Les moyens de fixation amovibles sont par exemple des moyens de vissage qui permettent de réaliser des opérations montage/démontage rapidement et facilement sans détérioration des parties assemblées. Un tel dispositif permet donc d'assurer un montage/démontage rapide et aisé des modules de chauffage 11 en place. [0027] La paroi extérieure calorifuge 212, et notamment sa structure, est réalisée en matériaux neutres vis-à-vis de l'induction magnétique (par exemple en aluminium pour la structure). Avantageusement, le dispositif de chauffage est disposé à l'extérieur de la paroi calorifuge 212 de l'enceinte 21. Toutefois, selon une variante de réalisation, le dispositif de chauffage par induction peut également être disposé dans la structure de la paroi extérieure calorifuge, celle-ci étant alors constituée par des plaques associées à chaque module de chauffage afin d'en faciliter les opérations de montage/démontage. [0028] Les figures 2A et 2B illustrent un exemple de réalisation d'un support de module du dispositif de chauffage par induction selon l'invention. La figure 2A illustre plus précisément une vue en coupe selon un plan transverse du pressuriseur et la figure 2B illustre une vue de côté du pressuriseur. [0029] Dans cet exemple de réalisation, le support 31 des modules de chauffage 11 est formé par un cerclage annulaire 311 présentant au niveau de sa périphérie au moins une plaque de fixation 312 (visible sur la figure 2B) formant un appui plan pour permettre la fixation de manière amovible d'un module de chauffage 11. [0030] Avantageusement, le cerclage annulaire 311 présente un diamètre supérieur au diamètre de l'enceinte 21 de manière à pouvoir positionner les modules de chauffage entre le cerclage annulaire 311 et l'enceinte 21. Le cerclage annulaire 311 est solidaire de manière permanente à l'enceinte 21 du pressuriseur 2 via des moyens de fixations 313 présentant des propriétés d'isolation thermique, de façon à éviter les échanges thermiques entre l'enceinte 21 du pressuriseur 2 et le cerclage annulaire 311. Le module de chauffage 11 est monté sur la plaque de fixation 312 par des moyens de fixation amovibles, tels que des vis [0031] Dans ce mode de réalisation illustré aux figures 2A et 2B, le dispositif de chauffage par induction comporte à titre d'exemple à même hauteur quatre modules de chauffage 11 répartis à la circonférence de l'enceinte 21 du pressuriseur 2. Le cerclage annulaire 311 solidaire de l'enceinte 21 permet donc de positionner les modules de chauffage à proximité de l'enceinte 21. La multiplication des cerclages annulaires autour de l'enceinte 21 du pressuriseur 2, à différentes hauteurs du pressuriseur 2, permet de multiplier le nombre de module de chauffage 11 pouvant être disposés le long de la paroi du pressuriseur et de pouvoir moduler le nombre de module de chauffage, en fonction des besoins des opérateurs. [0032] Le dispositif de chauffage peut être facilement automatisé. En effet, le générateur de courant alternatif peut être relié à un moyen de contrôle-commande de façon à gérer la pression de fonctionnement du circuit primaire de la centrale, comme l'est actuellement le dispositif de contrôle des cannes chauffantes. [0033] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits en référence aux figures et des variantes pourraient être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. [0034] Selon un autre mode de réalisation de l'invention non illustré, les supports de module peuvent également être montés de manière amovible sur l'enceinte du pressuriseur.10 REVENDICATIONS1. Dispositif de chauffage par induction (1) pour pressuriseur (2) d'un réacteur nucléaire à eau pressurisée présentant une enceinte (21) avec une paroi intérieure en matériau magnétique (211), le dispositif comportant au moins un module de chauffage (11) présentant : - un support (111) d'enroulement ; un enroulement (112) de fil conducteur enroulé autour dudit support (111), ledit enroulement (112) générant un champ magnétique lorsqu'il est traversé par un courant électrique alternatif ; ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un support de module (31) coopérant avec des moyens de fixation pour fixer de manière amovible ledit module de chauffage (11) sur ledit support de module (31), ledit support de module (31) étant adapté pour positionner ledit module de chauffage à l'extérieur de la paroi intérieure (211) de l'enceinte (21) dudit pressuriseur (2) dans une position permettant de chauffer ladite paroi intérieure (211) du pressuriseur (2) par induction magnétique lorsque ledit enroulement (112) dudit module de chauffage (11) est traversé par un courant électrique. 2. Dispositif (1) de chauffage par induction d'un pressuriseur (2) selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte au moins une ailette conductrice (114) apte à être solidaire de ladite paroi intérieure conductrice (211), ladite ailette (114) s'échauffant par conduction thermique avec la paroi et/ou par induction magnétique sous l'action du champ magnétique généré par l'enroulement (112). 3. Dispositif (1) de chauffage par induction d'un pressuriseur (2) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de courant alternatif relié audit enroulement (112) et un moyen de contrôle-commande dudit générateur de courant. 4. Dispositif (1) de chauffage par induction d'un pressuriseur (2) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le support de module (31) est formé par un cerclage annulaire (311) présentant au moins une plaque de fixation (312) pour solidariser le support (111) d'enroulement via lesdits moyens de fixation fixant de manière amovible ledit module de chauffage (11), ledit cerclage annulaire (311) présentant un diamètre adapté pour être positionné autour de l'enceinte (21) dudit pressuriseur (2). 5. Dispositif (1) de chauffage par induction d'un pressuriseur (2) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit support de module (31) est apte à être solidarisé sur la paroi extérieure (212) de l'enceinte (21) du pressuriseur (2). 6. Dispositif (1) de chauffage par induction d'un pressuriseur (2) selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que ledit support de module (31) est apte à être monté de manière amovible sur la paroi extérieure (212) de l'enceinte (21) du pressuriseur (2). 7. Dispositif (1) de chauffage par induction d'un pressuriseur (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de modules de chauffage (11). 8. Pressuriseur (2) d'un réacteur nucléaire à eau pressurisée caractérisé en ce qu'il comporte : une enceinte (21) présentant une paroi intérieure en matériau magnétique (211) ; un dispositif de chauffage (1) par induction selon l'une des revendications précédentes, positionné autour de la paroi intérieure dudit pressuriseur (2), ledit dispositif de chauffage (1) chauffant ladite paroi intérieure conductrice (211) par induction magnétique. 9. Pressuriseur (2) d'un réacteur nucléaire à eau pressurisée selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'enceinte (21) comporte une paroi extérieure calorifuge (212) neutre à l'induction magnétique. 10. Pressuriseur (2) d'un réacteur nucléaire à eau pressurisée selon la revendication 8 caractérisé en ce que ledit dispositif de chauffage (1) par induction est positionné à l'extérieur de la paroi extérieure calorifuge (212) et/ou dans la structure de la paroi extérieure calorifuge (212). 11. Pressuriseur (2) d'un réacteur nucléaire à eau pressurisée selon l'une des revendications 8 à 9 caractérisé en ce que ledit dispositif de chauffage (1) est positionné au niveau de la partie latérale de ladite enceinte (21).