Brevet FR3114673A1 — publié le 20220401

Titre de l'invention : APPAREIL D’ESSAI DE SIMULATION D’ENCEINTE DE CONFINEMENT L’invention concerne un appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement, comprenant un simulateur d’enceinte de confinement (1a), un système d’alimentation en gaz (1b), un système d’élimination de chaleur passif (1c) et un système d’acquisition de données (1d), dans lequel : un espace intérieur du simulateur est divisé en un espace inférieur simplifié et un espace supérieur ; le système d’alimentation en gaz comprend des orifices de sortie à différents endroits dans les espaces inférieur et supérieur pour libérer sélectivement un mélange de divers gaz avec des paramètres différents pour simuler diverses conditions d’accidents ; le système d’acquisition de données comprend une unité de réception de données et des unités de collecte de données réparties à différents emplacements dans les espaces inférieur et supérieur et collectant des paramètres thermohydrauliques ; et l’unité de réception de données est reliée électriquement aux unités de collecte de données pour recevoir les paramètres thermohydrauliques. [Fig. 1] APPAREIL D’ESSAI DE SIMULATION D’ENCEINTE DE CONFINEMENT Renvoi à des demandes apparentées La présente demande revendique la priorité de la demande de brevet chinoise N° 2020110260797 déposée auprès de la China National Intellectual Property Administration (office chinois des brevets) le 25 septembre 2020. La présente invention appartient au domaine technique de la simulation d’accidents au niveau d’une enceinte de confinement de réacteur d’une centrale nucléaire et, en particulier, se rapporte à un appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement. Art antérieur Actuellement, un système de sécurité passif est amplement adopté au niveau mondial dans les technologies nucléaires de troisième génération afin de faire face à des conditions de fonctionnement dans lesquelles des accidents de perte de réseau de la centrale ou des défaillances du système de sécurité actif se produisent, mais le démarrage et la mise en œuvre du système de sécurité passif sont très compliqués et le démarrage et la mise en œuvre du système de sécurité passif ne peuvent pas être prévus et déterminés. Une centrale nucléaire à réacteur à eau sous pression est un type classique de système nucléaire dont l’enceinte de confinement présente habituellement des dimensions et une capacité importantes. À une telle échelle, un problème de distribution inégale des paramètres thermohydrauliques tels que les températures, les pressions, les composants dans l’enceinte de confinement doit se présenter, et ces paramètres thermohydrauliques ont des répercussions considérables sur le fonctionnement normal du système de sécurité passif. Toutefois, en raison de la particularité de la production dans l’industrie nucléaire, les phénomènes thermohydrauliques tels que la stratification thermique, la stratification des composants qui se produisent dans une enceinte de confinement réelle présentant un grand volume dans des conditions d’accidents et une relation comportementale entre les phénomènes thermohydrauliques et le système de sécurité passif n’ont jusqu’à présent pas pu être obtenus de façon complète. La est un schéma structurel d’un appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement selon un mode de réalisation de la présente invention ; la est un schéma d’un espace intérieur et de compartiments séparés d’un simulateur d’enceinte de confinement de l’appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement de la ; la est une vue de dessus de l’espace intérieur et des compartiments séparés du simulateur d’enceinte de confinement de la ; et la est un schéma structurel d’un système d’acquisition de données de l’appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement selon un mode de réalisation de la présente invention. Dans les dessins : 1- appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement ; 1a- simulateur d’enceinte de confinement ; 1b- système d’alimentation en gaz ; 1c- système d’élimination de chaleur passif ; 1d- système d’acquisition de données ; 2- compartiments ; 3- conduite de pulvérisation ; 3a- unité à vapeur ; 3b- unité à air ; 3c- unité à hélium ; 4- dispositif d’alimentation en vapeur ; 5- conduite de vapeur ; 6- premier dispositif de mesure d’écoulement ; 7- première vanne de régulation ; 8-dispositif d’alimentation en air ; 9- conduite d’air ; 10- deuxième dispositif de mesure d’écoulement ; 11- deuxième vanne de régulation ; 12- dispositif d’alimentation en hélium ; 13- conduite d’hélium ; 14- troisième dispositif de mesure d’écoulement ; 15- troisième vanne de régulation ; 16- échangeurs thermiques ; 17- segment de tuyau froid ; 18- segment de tuyau chaud ; 19- réservoirs d’eau d’échange thermique ; 20- boucle de circulation forcée ; 21- conduite de vidange ; 22- conduite de charge ; 23- conduite de rejet de gaz ; 24- soupape casse-vide ; 25- dispositifs de collecte d’eau condensée ; 26- dispositifs de protection ; 27- réservoir d’eau condensée ; 28- unité de commande centrale ; 29- unité de réception de données ; 30- unités de collecte de données ; 31- mécanisme de détection de température ; 32- mécanisme de détection de pression ; 33- mécanisme de détection de composants ; 34- mécanisme de détection de vitesse d’écoulement ; 35- mécanisme de détection de débit ; 36- dispositif de mesure de niveau d’eau. Appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement (1), comprenant un simulateur d’enceinte de confinement (1a), un système d’alimentation en gaz (1b), un système d’élimination de chaleur passif (1c) et un système d’acquisition de données (1d), dans lequel le simulateur d’enceinte de confinement (1a) est conçu de façon à présenter une forme identique à celle d’une véritable enceinte de confinement, un espace intérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a) étant divisé en un espace inférieur simplifié conformément à des espaces d’accueil pour des éléments fonctionnels à l’intérieur de l’enceinte de confinement réelle et un espace supérieur au-dessus de l’espace inférieur, dans lequel le système d’alimentation en gaz (1b) comprend une pluralité d’orifices de sortie respectivement placés à différents endroits dans l’espace inférieur et l’espace supérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a) et conçus pour libérer de manière sélective un mélange de divers gaz avec des paramètres différents afin de simuler la pulvérisation de gaz à l’intérieur de l’enceinte de confinement réelle dans diverses conditions d’accidents, dans lequel le système d’acquisition de données (1d) comprend une unité de réception de données (29) et une pluralité d’unités de collecte de données (30), dans lequel la pluralité d’unités de collecte de données (30) sont respectivement réparties à différents emplacements dans l’espace inférieur et l’espace supérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a) et conçues pour collecter des paramètres thermohydrauliques au niveau des différents emplacements à l’intérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a), les paramètres thermohydrauliques résultant d’une interaction entre le système d’élimination de chaleur passif (1c) et des phénomènes thermohydrauliques produits par la simulation des conditions d’accidents à l’intérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a) au moyen du système d’alimentation en gaz (1b), et dans lequel l’unité de réception de données (29) est reliée électriquement à la pluralité d’unités de collecte de données (30) et conçue pour recevoir les paramètres thermohydrauliques transmis par la pluralité d’unités de collecte de données (30). Appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement (1) selon la revendication 1, dans lequel l’espace inférieur de l’espace intérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a) est séparé en une pluralité de compartiments (2), et la pluralité d’orifices de sortie sont respectivement placés dans la pluralité de compartiments (2) et l’espace supérieur. Appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement (1) selon la revendication 2, dans lequel le système d’alimentation en gaz (1b) comprend une unité à vapeur (3a), une unité à air (3b), une unité à hélium (3c) et une conduite de pulvérisation (3), et au moins deux substances parmi de la vapeur, de l’air comprimé et de l’hélium gazeux sont mélangées dans la conduite de pulvérisation (3) pour en faire une masse homogène. Appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement (1) selon la revendication 3, dans lequel l’unité à vapeur (3a), l’unité à air (3b) et l’unité à hélium (3c) sont respectivement raccordées à une extrémité initiale de la conduite de pulvérisation (3) et conçues pour fournir respectivement la vapeur, l’air comprimé et l’hélium gazeux, et dans lequel la conduite de pulvérisation (3) comprend une pluralité d’extrémités terminales qui sont respectivement placées dans la pluralité de compartiments (2) et l’espace supérieur, et la pluralité d’orifices de sortie sont respectivement placés sur la pluralité d’extrémités terminales de la conduite de pulvérisation (3). Appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement (1) selon la revendication 3, dans lequel l’unité à vapeur (3a) comprend un dispositif d’alimentation en vapeur (4) et une conduite de vapeur (5), le dispositif d’alimentation en vapeur (4) comprend une chaudière à gaz et une chaudière électrique toutes deux raccordées à une extrémité de la conduite de vapeur (5), et l’autre extrémité de la conduite de vapeur (5) est raccordée à l’extrémité initiale de la conduite de pulvérisation (3). Appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement (1) selon la revendication 1, dans lequel les unités de collecte de données (30) comprennent au moins l’un d’un mécanisme de détection de température (31), un mécanisme de détection de pression (32), un mécanisme de détection de composants (33), un mécanisme de détection de vitesse d’écoulement (34) et un mécanisme de détection de débit (35), dans lequel le mécanisme de détection (31) de température est conçu pour détecter une température à l’intérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a), le mécanisme de détection de pression (32) est conçu pour détecter une pression à l’intérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a), le mécanisme de détection de composants (33) est conçu pour détecter une concentration de composants de gaz à l’intérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a), le mécanisme de détection de vitesse d’écoulement (34) est conçu pour détecter une vitesse d’écoulement des gaz à l’intérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a), et le mécanisme de détection de débit (35) est conçu pour détecter un débit des gaz pulvérisés par la conduite de pulvérisation (3). Appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement (1) selon la revendication 1, dans lequel le système d’élimination de chaleur passif (1c) comprend une pluralité de boucles de circulation naturelle dont chacune comprend un réservoir d’eau d’échange thermique (19) et au moins un échangeur thermique (16), dans lequel chaque réservoir d’eau d’échange thermique (19) est placé à l’extérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a) au-dessus d’une partie supérieure du simulateur d’enceinte de confinement (1a) pour fournir de l’eau de refroidissement, et dans lequel chaque échangeur thermique (16) est placé dans l’espace supérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a) et conçu pour communiquer avec le réservoir d’eau d’échange thermique (19) correspondant afin de réaliser un échange thermique sur l’eau de refroidissement. Appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement (1) selon la revendication 7, dans lequel une hauteur de positionnement de l’un de deux échangeurs thermiques (16) dans une première boucle de circulation naturelle et celle de l’un de deux échangeurs thermiques (16) dans une deuxième boucle de circulation naturelle est la même qu’une hauteur de positionnement d’un échangeur thermique (16) dans une troisième boucle de circulation naturelle, et dans lequel l’autre des deux échangeurs thermiques (16) dans la première boucle de circulation naturelle et l’autre des deux échangeurs thermiques (16) dans la deuxième boucle de circulation naturelle sont respectivement situés en dessous et au-dessus de l’échangeur thermique (16) dans la troisième boucle de circulation naturelle. Appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, l’appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement (1) comprenant en outre une conduite de rejet de gaz (23) et une soupape casse-vide (24), dans lequel la conduite de rejet de gaz (23) est raccordée à l’espace intérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a) et conçue pour effectuer le rejet des gaz se trouvant à l’intérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a), et dans lequel la soupape casse-vide (24) est placée sur le simulateur d’enceinte de confinement (1a) et conçue pour empêcher l’apparition d’une pression négative à l’intérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a). Appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement (1) selon la revendication 9, dans lequel le système d’acquisition de données (1d) comprend en outre une unité de commande centrale (28) qui est reliée électriquement aux unités de collecte de données (30) et conçue pour effectuer un traitement de données sur les paramètres thermohydrauliques reçus par l’unité de réception de données (29), et dans lequel l’unité de commande centrale (28) est reliée électriquement respectivement au système d’alimentation en gaz (1b), au système d’élimination de chaleur passif (1c), à la conduite de rejet de gaz (23) et à la soupape casse-vide (24) et conçue pour commander le démarrage ou l’arrêt et une ouverture du système d’alimentation en gaz (1b), du système d’élimination de chaleur passif (1c), de la conduite de rejet de gaz (23) et de la soupape casse-vide (24) en fonction des paramètres thermohydrauliques reçus et d’un résultat du traitement de données. Appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement (1) selon les revendications 7 et 10, l’appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement (1) comprenant en outre un dispositif de mesure de niveau d’eau (36) qui est placé dans chaque réservoir d’eau d’échange thermique (19), et chaque dispositif de mesure de niveau d’eau (36) est relié électriquement à l’unité de réception de données (29) et à l’unité de commande centrale (38) et conçu pour détecter des informations concernant le niveau d’eau dans le réservoir d’eau d’échange thermique (19) correspondant. Appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement (1) selon les revendications 7 et 9, l’appareil d’essai de simulation d’enceinte de confinement (1) comprenant en outre une pluralité de dispositifs de protection (26) et/ou une pluralité de dispositifs de collecte d’eau condensée (25), dans lequel la pluralité de dispositifs de protection (26) sont placés à l’intérieur du simulateur d’enceinte de confinement et chaque dispositif de protection (26) est situé entre un échangeur thermique correspondant (16) et une ligne médiane axiale du simulateur d’enceinte de confinement (1a) à proximité de l’échangeur thermique correspondant (16) et est conçu pour bloquer des émissions générées à l’intérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a) dans les conditions d’accident, et dans lequel la pluralité de dispositifs de collecte d’eau condensée (25) sont placés à l’intérieur du simulateur d’enceinte de confinement (1a) et chaque dispositif de collecte d’eau condensée (25) est situé sous un échangeur thermique correspondant (16) et conçu pour collecter de l’eau condensée produite sur l’échangeur thermique correspondant (16).