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RÉSUMÉ
Les principes généraux de fonctionnement des centrales à réacteur à eau sous pression (REP) font l’objet de cet article. Le mode de production de vapeur, le choix des paramètres du circuit primaire, l’influence du générateur de vapeur sur le fonctionnement, ou encore les modes de réglage sont autant d’aspects abordés. Le fonctionnement de la chaudière, en réponse aux besoins du réseau électrique, est ensuite détaillé à travers ses limitations (limites de fonctionnement, contraintes sur le réacteur, contraintes de sûreté). Les principaux systèmes de régulation et de protection (de la chaudière nucléaire, du groupe turboalternateur, du poste d’eau) ainsi que les transitoires typiques du fonctionnement normal viennent compléter cette présentation.
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Jean-François PÉTÉTROT : Ingénieur Supélec, Docteur-ingénieur - Chargé de mission au département fonctionnement réacteur et études d'accidents/division procédé à AREVA NP
INTRODUCTION
Les principes généraux de fonctionnement des centrales à réacteur à eau sous pression (REP) sont présentés ainsi que les limites principales à respecter pour le cœur et la chaudière nucléaire.
Les chaînes de régulation des paramètres principaux sont décrites : mesures utilisées, structures fonctionnelles, actionneurs commandés.
Le système de protection qui peut provoquer l'arrêt automatique du réacteur (chute de toutes les grappes) et l'initiation de fonctions de sauvegarde est décrit de façon détaillée. L'interface avec les protections de la partie conventionnelle est évoquée.
Le fonctionnement de la chaudière en réponse aux besoins du réseau électrique est présenté en relation avec la régulation du groupe turboalternateur : suivi de charge, réglage primaire (ou contribution au réglage de la fréquence), réglage secondaire (ou participation au « téléréglage »).
Enfin, on montre les évolutions commentées des paramètres les plus importants lors des transitoires typiques du fonctionnement normal. On décrit aussi les opérations principales pour passer de l'état d'arrêt « à froid » à l'état à puissance nominale.
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3. Principaux systèmes de régulation
3.1 Généralités
On ne décrira ici que les chaînes principales de régulation de la chaudière nucléaire équipée de GV à recirculation (cas des centrales françaises de production d'électricité).
Dans une telle centrale qui fonctionne comme on l'a dit en turbine prioritaire, l'exploitant peut adapter, assez librement, la puissance de la turbine aux demandes du réseau. Le principe de base consiste à ce que la puissance produite par le réacteur suive les variations de celle appelée par la turbine.
HAUT DE PAGE3.1.2 Grandeurs réglées et systèmes de régulation associés
Le processus fondamental pour le fonctionnement de la chaudière est de régler la température moyenne primaire. Cela est réalisé par les groupes de grappes de contrôle. Elles sont assistées par le contournement vapeur au condenseur lors des rejets de charge rapides et de grande amplitude (échelons > – 10 % ou rampes > – 5 %/min) car l'insertion des grappes n'est pas suffisamment rapide.
Remarque : certains réacteurs (comme l'EPR) mettent en œuvre un procédé qui consiste à laisser chuter une partie des grappes de contrôle lorsque certaines conditions sont détectées (par exemple : écart important entre puissance turbine et puissance réacteur). Cela permet de réduire la capacité du contournement au condenseur.
Pour assurer un transfert correct de l'énergie du primaire au secondaire ainsi qu'un fonctionnement satisfaisant des séparateurs, il est aussi nécessaire de contrôler les évolutions de la masse d'eau dans les GV. Cette fonction est assurée par la régulation de niveau des GV.
La régulation de pression primaire permet d'éviter que cette dernière n'atteigne des valeurs trop basses, au risque de provoquer une ébullition dans le circuit primaire, ou trop hautes, au risque de provoquer l'ouverture des soupapes de décharge (que l'on s'interdit de solliciter en fonctionnement normal).
Le fluide du circuit primaire est renouvelé en permanence par le...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HERER (Ch.), GALLORI (D.) - Thermohydraulique des réacteurs à eau sous pression. - [BN 3 050] Génie nucléaire.
-
(2) - TRACCUCCI (R.), LECLERCQ (J.) - Thermomécanique du combustible des réacteurs à eau sous pression. - [B 3 060] Génie nucléaire.
-
(3) - BOIRON (P.) - Réacteurs à eau ordinaire sous pression de 600 à 1 500 W. - [BN 3 100] Génie nucléaire.
-
(4) - PY (J.-P.), YVON (M.) - Réacteurs à eau ordinaire sous pression : le projet EPR. - [BN 3 102] Génie nucléaire.
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(5) - KAERCHER (M.) - Installation générale des réacteurs à eau sous pression. - [BN 3 260] Génie nucléaire.
-
(6) - THOMAS (J.-P.), CAUQUELIN (C.) - Construction...
ANNEXES
Sources bibliographiques
COPPOLANI (P.) et al - La chaudière des réacteurs à eau sous pression. - EDP Sciences INSTN Collection Génie Atomique, 293 p. (2004).
GROSSETETE (A.) - Le pilotage de l'EPR (« Mode T »). - Revue Générale Nucléaire (SFEN), mai-juin 2007.
CHALOIN (B.), MOURLEVAT (J.-L.) - Évolution des systèmes de surveillance et de protection des REP. - Convention nationale SFEN, 9-10 mars 2004.
Le pilotage des réacteurs. - Journée d'étude SFEN (ST no 6), 15 mars 2007.
HAUT DE PAGE
AREVA http://www.areva.com
ASN : Autorité de sûreté nucléaire http://asn.gouv.fr
INSTN : Institut national des sciences et techniques nucléaires http://www-instn.cea.fr
IRSN : Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire http://www.irsn.fr
RTE : Gestionnaire du réseau de transport d'électricité http://www.rte-france.fr
SFEN : Société française...
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