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La chaudière des réacteurs à eau sous pression - edp sciences / instn - 9782868837417 - Livre - Unitheque.com
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Les chaudières nucléaires des réacteurs à eau sous pression (REP) ont pour rôle de convertir l'énergie libérée par la réaction nucléaire de fission en énergie thermique.Ce processus éminemment complexe et puissant se doit d'être particulièrement contrôlé, afin que cette conversion entre une énergie cinétique émise par la fission des atomes lourds contenus [...] [lire le résumé du livre]
Quel est le sujet du livre "La chaudière des réacteurs à eau sous pression"
Les chaudières nucléaires des réacteurs à eau sous pression (REP) ont pour rôle de convertir l'énergie libérée par la réaction nucléaire de fission en énergie thermique.
Ce processus éminemment complexe et puissant se doit d'être particulièrement contrôlé, afin que cette conversion entre une énergie cinétique émise par la fission des atomes lourds contenus dans le combustible en une énergie thermique véhiculée sous forme de vapeur, puisse se faire en toute sécurité, et dans le respect des contraintes industrielles nécessaires à la réalisation de ces grands systèmes.
L'objet de La chaudière des réacteurs à eau sous pression est d'aborder de façon exhaustive les questions concernant la conception et le fonctionnement des chaudières à eau sous pression équipant les centrales nucléaires.
Ce livre, destiné aux futurs ingénieurs de l'industrie nucléaire, aborde les chapitres suivants :
l'architecture générale d'une centrale et les contraintes de conception et d'exploitation
la conception et la fabrication des assemblages de combustible où est entretenue la réaction en chaîne de la fission de noyaux lourds par des neutrons ;
le circuit de l'eau primaire et ses équipements (pompe, échangeur de chaleur)
les systèmes spécifiques de sûreté permettant en toute circonstance le contrôle de la réaction en chaîne, le refroidissement du réacteur et le confinement des produits de fission
les moyens de contrôle, de surveillance et de protection de ces processus.
Sommaire et contenu du livre "La chaudière des réacteurs à eau sous pression"
Table des matières
Partie 1La production d'électricité nucléaire
Chapitre 1
: La centrale nucléaire
1.1.
Principe simplifié de fonctionnement 15
1.1.1.
Fonctionnement de la chaudière en puissance 15
1.1.2.
Fonctionnement à puissance réduite :....... 17
1.1.3.
États d'arrêts 17
1.1.4.
Démarrage de l'installation 19
1.2.
Circuit secondaire eau/vapeur et production d'électricité 19
1.2.1.
Circuit vapeur 21
1.2.2.
Condenseur 22
1.2.3.
Circuit d'eau alimentaire 22
1.2.4.
Évacuation d'énergie 23
1.2.5.
Circuit de réfrigération 23
1.3.
Architecture générale d'une centrale 24
1.3.1.
Bâtiments de l'îlot nucléaire 24
1.3.2.
Architecture générale des îlots nucléaires 27
1.3.3.
Bâtiments de l'îlot conventionnel.................................................................. 27
1.3.4.
Évolution de conception de l'enceinte de confinement 27
Chapitre 2
: Contraintes de conception et d'exploitation des centrales
2.1.
Latitude de choix des principaux paramètres 29
2.1.1.
Longueur du cycle de combustible 29
2.1.2.
Rendement du cycle eau/vapeur 30
2.1.3.Tailleducœur
30
2.1.4.
Pression primaire 31
2.2.
Conception générale du cœur 35
2.2.1.
Limites physiques du cœur 35
2.2.2.
Modes de pilotage 37
2.3.
Exigences d'exploitation venant du réseau 39
2.3.1.
Exigences du réseau 39
2.3.2.
Exigences au niveau des tranches nucléaires 40
Partie Il Le combustible des REP
Chapitre 3
: Conception et fabrication du combustible
3.1.
Organisation industrielle de la fabrication 45
3.1.1.
Conception du combustible 45
3.1.2.
Lignes de fabrication du combustible 46
3.1.3.
Assemblage final 47
3.1.4.
Sûreté des opérations 48
3.1.5.
Contrôles de fabrication 48
3.2.
L'assemblage et ses composants 48
3.2.1.
Géométrie de l'assemblage 48
3.2.2.
Caractéristiques de l'assemblage 49
3.2.3.
Squelette de l'assemblage 51
3.2.4.
Sollicitations et critères 55
3.2.5.
Caractéristiques des matériaux 57
3.3.
Contraintes de conception des crayons 58
3.3.1.
Comportement du crayon sous irradiation 58
3.3.2.
Critères de conception 65
3.3.3.
Modèles de comportement, outils de calcul et méthodes 65
3.3.4.
Études de conception 66
3.3.5.
Exemples d'impact du comportement du combustible en réacteur
sur le fonctionnement de la chaudière 69
Chapitre 4
: Retour d'expérience et évolution du combustible
4.1.
Irradiation et retour d'expérience 71
4.2.
Bénéfices du retour d'expérience: évolution des produits
et améliorations des performances du combustible 72
4.2.1.
Exemple des tubes-guides 73
4.2.2.
Exemple des grilles 74
4.3.
Perspectives d'évolution du combustible des REP 75
Partie III Le circuit primaire
Chapitre 5
: La boucle primaire, la cuve et ses composants
5.1.
Boucle primaire 79
5.2.
Cuve du réacteur 80
5.2.1.
Éléments de la cuve 82
5.2.2.
Matériau de la cuve 82
5.2.3.
Contraintes de conception 83
5.2.4.
Situations de fonctionnement 84
5.2.5.
Dommages susceptibles d'affecter la cuve 84
5.2.6.
Surveillance de la cuve 90
5.3.
Structures internes 91
5.3.1
. Structure des internes 91
5.3.2.
Interfaces internes -Assemblages combustibles 93
Table des matières
5.3.3.
Interfaces internes supérieurs -Grappes de commande 97
5.3.4.
Instrumentation du cœur 97
5.3.5.
Circulation de l'eau dans la cuve 100
5.4.
Mécanismes de commande des grappes (MCG) 101
5.4.1.
Principe de fonctionnement 101
5.4.2.
Enceinte sous pression 103
5.4.3.
Mécanisme de levée 103
5.4.4.
Tige de commande 105
5.4.5.
Ensemble électromagnétique 106
5.4.6.
Système de surveillance de la position de la grappe 106
Chapitre 6
: Le pressuriseur
6.1.
Architecture du pressuriseur 107
6.2.
Principe de fonctionnement 107
6.2.1.
Régime stationnaire 107
6.2.2.
Régime transitoire 109
6.2.3.
Effet piston 110
6.2.4.
Soupapes de décharge et de sûreté 111
Chapitre 7
: Les groupes motopompes primaires
7.1.
Principe de fontionnement 115
7.1.1.
Courbe caractéristique 115
7.1.2.
Fonctionnement normal 118
7.1.3.
Fonctionnement anormal des GMPP 118
7.2.
Architecture des GMPP 121
7.2.1.ÉlémentsduGMPP
121
7.2.2.
Partie hydraulique 123
7.2.3.
Barrière thermique 123
7.3.
Étanchéité du groupe motopompe primaire 124
7.3.1.
Étanchéité statique 124
7.3.2.
Système d'étanchéité d'arbre 124
7.4.
Ligne d'arbre 126
7.4.1.
Liaison pompe moteur 126
7.4.2.
Guidage de la ligne d'arbre 126
7.5.
Domaine de fonctionnement ;..... 127
Chapitre 8
: Le générateur de vapeur
8.1.
Architecture des GV .. 129
8.2.
Thermohydraulique des générateurs de vapeur . 132
8.2.1.
Hydraulique .. 132
8.2.2.
Thermique . 133
8.2.3.
Conséquences sur la conception des GV . 134
8.2.4.
Phénomènes de gonflement -Tassement . 134
8.3.
Conception mécanique des générateurs de vapeur .. 136
8.3.1.
Faisceau tubulaire . 136
8.3.2.
Enceinte sous pression secondaire .. '')7
8.4.
Soupapes des générateurs de vapeur 137
8.4.1.
Principe de fonctionnement 137
8.4.2.
Fonctionnement en eau 140
Partie IV Les principaux systèmes fluides
Chapitre 9
: Les systèmes auxiliaires
9.1.
Système de contrôle volumétrique et chimique (RCV) / Système
d'appoint en eau et en bore (REA) 143
9.1.1.
Éléments du système de contrôle volumétrique et chimique RCV 144
9.1.2.
Éléments du système d'appoint en eau et en bore (REA) 151
9.1.3.
Fonctionnement des circuits RCV/REA 151
9.2.
Système de refroidissement du réacteur à l'arrêt (RRA) 158
9.2.1.
Éléments du circuit RRA 158
9.2.2.
Protection contre les surpressions à froid 160
9.2.3.
Bilan thermique et dimensionnement 161
9.2.4.
Fonctionnement du RRA 161
9.2.5.
Transitoire de refroidissement de 180 oC à 60 oC 164
Chapitre 10
: Les systèmes de sauvegarde
10.1.
Système d'injection de sécurité (RIS) ..-:-~......................................... 167
10.1.1.
Principes de conception du circuit 167
10.1.2.
Éléments du RIS 168
10.1.3.
Fonctionnement du RIS 170
10.1.4.
Secours mutuel RIS/EAS 175
10.1.5.
Système RIS des tranches de 900 MWe 177
10.2.
Système d'alimentation en secours des générateurs de vapeur (ASG) 180
10.2.1.
Éléments du système ASG 181
10.2.2.
Fonctionnement 182
10.3.
Système d'aspersion de l'enceinte (EAS) 182
10.3.1.
Éléments du circuit EAS 183
10.3.2.
Fonctionnement 184
Chapitre 11
: Les systèmes secondaires
11.1.
Circuit eau-vapeur (VVP/ARE) 185
11.1.1.
Groupe turboalternateur ,...................... 185
11.1.2.
Poste d'eau 187
11.2.
Système de contournement de la turbine (GCT) 190
11.2.1.
Éléments du système de contournement 190
11.2.2.
Fonctionnement 194
Chapitre 12
: Les systèmes fluides support
12.1.
Système de réfrigération intermédiaire (RRI) 195
12.1.1.
Éléments du RRI 195
12.1.2.
Fonctionnement 10Q
12.2.
Système d'eau brute secourue (SEC) 198
12.2.1.
Éléments du circuit SEC 199
12.2.2.
Fonctionnement 199
Partie V Les alimentations électriques et le contrôle-commande
Chapitre 13
: Les alimentations électriques
13.1.
Liaisons externes 203
13.1.1.
Réseau principal 203
13.1.2.
Réseau auxiliaire 203
13.2.
Réseau interne de la tranche 203
13.2.1.
Sources externes 204
13.2.2.
Sources internes 204
13.2.3.
Auxiliaires 204
13.3.
Fonctionnement des alimentations électriques 205
13.3.1.
Fonctionnement normal.............................................................................. 205
13.3.2.
Défaillance du réseau principal................................................................... 205
Chapitre 14
: Les systèmes de régulation
14.1.
Moyens de régulation des besoins :,.......... 211
14.1.1.
Besoins d'un exploitant 211
14.1.2.
Régulation turbine 216
14.2.
Grandeurs réglées dans un réacteur REP et capteurs associés 218
14.2.1.
Température moyenne primaire 219
14.2.2.
Pression primaire 221
14.2.3.
Niveau pressuriseur 221
14.2.4.
Niveau dans les générateurs de vapeur 221
14.2.5.
Autres grandeurs principales mesurées pour la régulation
et capteurs associés 222
14.3.
Principaux organes réglants 223
14.3.1.
Grappes de contrôle 224
14.3.2.
Vannes de contournement vapeur au condenseur 225
14.3.3.
Vannes de décharge à l'atmosphère 225
14.3.4.
Chaufferettes du pressuriseur 225
14.3.5.
Aspersion pressuriseur 226
14.3.6.
Vanne de charge (circuit de contrôle volumétrique et chimique) 226
14.3.7.
Vannes réglantes du circuit d'eau alimentaire normale 227
14.3.8.
Vannes réglantes des turbopompes alimentaires 227
14.4.
Chaînes de régulation 227
14.4.1.
Chaîne de régulation de température moyenne par les grappes 227
14.4.2.
Chaîne de contrôle du contournement vapeur au condenseur 239
14.4.3.
Chaîne de régulation des vannes de décharge à l'atmosphère 244
14.4.4.
Chaîne de régulation de la pression dans le pressuriseur 245
14.4.5.
Chaîne de régulation du niveau dans le pressuriseur 247
14.4.6.
Chaîne de régulation du niveau dans les générateurs de vapeur 252
14.4.7.
Chaîne de régulation de vitesse des turbopompes d'eau alimentaire 260
14.4.8.
Chaîne de régulation de niveau dans la bâche alimentaire
et le condenseur (tranches CP2 et postérieures) 261
14.4.9.
Chaîne de régulation de la pression de la bâche alimentaire
(tranches CP2 et postérieures) 262
14.5.
Fonctionnement d'une tranche en « grand transitoire» : l'Îlotage 264
14.5.1.
Le transitoire et ses enjeux 264
14.5.2.
Commentaires sur l'intervention des systèmes et l'évolution
des principaux paramètres 265
14.5.3.
Xénon et dilution 267
14.5.4.
Recouplage de l'alternateur et remontée en puissance 269
Chapitre 15
: Le système de protection
15.1.
Protections spécifiques et protections génériques 273
15.2.
Arrêt automatique du réacteur et systèmes de sauvegarde 274
15.2.1.
Système d'arrêt automatique du réacteur (AAR) 274
15.2.2.
Système d'injection de sécurité (RIS ou IS) 274
15.2.3.
Aspersion enceinte (EAS) 275
15.2.4.
Alimentation de secours des générateurs de vapeur (ASG) 275
15.2.5.
Autres actions commandées par le système de protection 275
15.3.
Protections génériques 275
15.3.1.
Capteurs associés aux protections génériques 276
15.3.2.
Dimensionnement des seuils de surpuissance linéique 276
15.3.3.
Dimensionnement des chaînes de Rapport de Flux
Thermique Critique 276
15.3.4.
Effets dynamiques 276
15.3.5.
Alarmes et arrêt automatique du réacteur 277
15.3.6.
Limites des protections génériques 277
15.4.
Protections spécifiques du cœur: chaînes de protection nucléaire 277
15.4.1.
Instrumentation 278
15.4.2.
Recouvrement des gammes d'instrumentation 278
15.4.3.
Seuils 278
15.5.
Protections spécifiques du réacteur en cas de brèche primaire 278
15.5.1.
Signaux primaires déclenchant l'arrêt automatique du réacteur 279
15.5.2.
Signaux primaires déclenchant la mise en service
de l'injection de sécurité 279
15.5.3.
Cas des signaux issus des conditions dans l'enceinte 280
15.6.
Protections spécifiques du réacteur en cas de brèche secondaire 281
15.6.1.
Transitoires de RTV et risques pour le primaire 281
15.6.2.
Actions requises 281
15.6.3.
Signal d'injection de sécurité par basse pression vapeur 282
15.6.4.
Nécessité d'autres signaux pour couvrir tout le spectre
des tailles de brèche 283
15.6.5.
Dimensionnement des seuils, brèches interfaces et spectre de brèche 284
15.7.
Conclusion sur le système de protection 285
Annexe 287
Avis clients
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