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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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1. Principes généraux
1.1 Description du mode de production de vapeur
Le rôle d'une chaudière nucléaire est de fournir le débit de vapeur nécessaire à l'alimentation d'un groupe turboalternateur. Dans un réacteur à eau pressurisée (REP), cette vapeur est produite dans des générateurs de vapeur (GV). Le fluide des boucles primaires, eau sous très forte pression, s'échauffe durant son passage dans le cœur du réacteur, puis cède de la chaleur dans les GV avant d'être recyclé au moyen de pompes. La partie secondaire des GV étant à une pression plus faible que celle de la partie primaire, l'eau d'alimentation secondaire des GV est chauffée jusqu'à saturation puis vaporisée. La vapeur est séchée soit par passage dans des séparateurs-sécheurs, soit par surchauffe, avant d'être envoyée vers la turbine.
HAUT DE PAGE1.2 Choix des paramètres du circuit primaire
Entre le primaire et le secondaire, l'échange de chaleur est fixé, pour une puissance de réacteur donnée W r , par :
-
les températures de la boucle primaire ;
-
la pression secondaire au niveau du GV qui détermine la température de vaporisation.
La puissance Wr produite dans le réacteur, qui transite dans le circuit primaire, est égale à :
avec :
- Qp :
- débit primaire,
- ΔH p :
- différence d'enthalpie entre l'entrée et la sortie du générateur de vapeur (côté primaire).
Le débit de vapeur Qv produit en découle comme suit :
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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.
-
(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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