FR2519793A1

FR2519793A1 - Procede et appareil pour la suppression d'une surpressurisation du refrigerant dans un appareil de generation d'energie electrique nucleaire lorsque le pressuriseur est a l'etat plein d'eau

Info

Publication number: FR2519793A1
Application number: FR8218444A
Authority: FR
Inventors: Ola Jarleiv Aanstad; Albert Michael Sklencar
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1981-11-04
Filing date: 1982-11-03
Publication date: 1983-07-18
Also published as: ES517091A0; KR900008663B1; GB2109139B; JPS5885194A; ES8406131A1; US4470948A; EP0078647B1; GB2109139A; EP0078647A2; DE3276140D1; KR840002569A; JPS62480B2; FR2519793B1; EP0078647A3

Abstract

DANS LE PROCEDE SELON LA PRESENTE INVENTION, ON OUVRE UNE VANNE DE DETENTE 67 DANS LE CAS D'UNE AUGMENTATION DE MASSE DU REFRIGERANT A SI LA VITESSE DE VARIATION DE LA PRESSION DU REFRIGERANT DEPASSE UN POINT DE CONSIGNE PENDANT UN INTERVALLE DE TEMPS PREDETERMINE, B SI, PENDANT CET INTERVALLE, LA TEMPERATURE DU REFRIGERANT EST INFERIEURE A UN POINT DE CONSIGNE ET C SI LE NIVEAU DU FLUIDE DANS LE PRESSURISEUR 15 EST SUPERIEUR A UN POINT DE CONSIGNE PREDETERMINE (ETAT "PLEIN D'EAU" DE L'APPAREIL). ON OUVRE EGALEMENT LA VANNE DE DETENTE 67 DANS LE CAS D'UNE AUGMENTATION DE CHALEUR DU REFRIGERANT ET UNIQUEMENT PENDANT QUE LA POMPE A REFRIGERANT FONCTIONNE PENDANT UN INTERVALLE DE TEMPS PREDETERMINE APRES SON DEMARRAGE A SI LE NIVEAU DU FLUIDE DANS LE PRESSURISEUR EST SUPERIEUR A UN POINT DE CONSIGNE, B SI LA DIFFERENCE ENTRE LA TEMPERATURE DU FLUIDE SECONDAIRE DANS LE GENERATEUR DE VAPEUR D'EAU ET LA TEMPERATURE DU REFRIGERANT EST SUPERIEURE A UN POINT DE CONSIGNE PREDETERMINE OU BIEN SI LA DIFFERENCE ENTRE LA TEMPERATURE DU REFRIGERANT ET LA TEMPERATURE DU REFRIGERANT DANS LA BOUCLE D'ETANCHEITE EST SUPERIEURE A UN POINT DE CONSIGNE PREDETERMINE ET C SI LA TEMPERATURE DU REFRIGERANT EST INFERIEURE AU POINT DE CONSIGNE.

Description

Procédé et appareil pour la suppression d'une surpressurisation du

réfrigérant dans un appareil de génération d'énergie électrique nucléaire lorsque le pressuriseur est à l'état plein d'eau

La présente invention concerne un appareil de généra-

tion d'énergie électrique à réacteur nucléaire et elle a trait particulièrement au fonctionnement des réacteurs nucléaires

dans des conditions "plein d'eau" Dans les réacteurs nucléai-

res du type à eau pressurisée, le réfrigérant, habituellement de l'eau, se trouve à une température et à une pression voisines

de la température et de la pression critiques De façon carac-

téristique, la température est d'environ 3040 C et la pression

dépasse 140 kg/cm 2 La pression est maintenue par un pressuri-

seur dans lequel le réfrigérant se dilate Le réfrigérant circule dans une boucle à travers un générateur de vapeur d'eau

auquel il cède de la chaleur Le fluide présent dans le généra-

teur de vapeur d'eau est appelé ici: le fluide secondaire.

Selon le nombre de générateurs de vapeur d'eau dans l'appareil de génération d'électricité nucléaire, on peut avoir recours à un nombre correspondant ou à un nombre plus grand de boucles de réfrigérant de réacteur habituellement, on n'utilise qu'un seul pressuriseur Pendant un fonctionnement normal, le réfrigérant présent dans le pressuriseur se trouve à un niveau d'eau prédéterminé et, au-dessus de ce niveau, se trouve une

bulle ou volume de vapeur ou de vapeur d'eau qui forme essen-

tiellement un coussin de pression La pression voulue pour le réfrigérant est maintenue par le coussin de vapeur Lorsque l'on arrête le fonctionnement de l'appareil générateur d'énergie à réacteur nucléaire, le pressuriseur se remplit de réfrigérant, le réfrigérant s'élève au- dessus du niveau mesurable prédéterminé le plus élevé en réduisant la bulle à un volume faible Lorsque le réfrigérant se trouve au-dessus de ce niveau, on dit que l'appareil à réacteur nucléaire se trouve dans un état "plein d'eau" La présente invention se rapporte particulièrement à

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l'état de l'appareil d'alimentation en énergie pendant l'arrêt après que les barres de commande ont été introduites dans le coeur et que la vapeur d'eau a été déchargée ou est en cours

de déchargement dans l'atmosphère à partir du pressuriseur.

Dans ces conditions, les éléments constitutifs de l'appareil peuvent se trouver à une température très élevée pendant un

intervalle de temps considérable.

La pression qui est autorisée pour le réfrigérant dans un réacteur nucléaire est fixée par l'annexe G à 10 CY'R (Le Code des Réglementations Pédérales) 50 Les pointes de surpression qui dépassent cette pression autorisée et qui sont

dues à un mauvais fonctionnement ou a des erreurs des opéra-

teurs se sont manifestées pendant le fonctionnement de l'appa-

reil de génération d'énergie nucléaire se trouvant dans un

état "plein d'eau" Une telle pointe ou excursion de surpres-

sion peut provenir d'une augmentation de la masse du réfri-

gérant Par exemple, la vanne de détente peut être isolée ou fermée alors que la ou les pompes de chargement de réfrigérant continuent de fonctionner ou que la pompe d'injection de sécurité peut être mise en fonction par inadvertance De telles excursions de surpression peuvent également se produire par suite d'une augmentation de température du réfrigérant Par exemple, les éléments de chauffage du pressuriseur peuvent être mis en fonction par inadvertance; ou bien pendant l'arrêt, lors d'une diminution de la capacité de dissipation de chaleur

résiduelle, de la chaleur due as dédimégrations peut être trans-

férée du coeur au réfrigérant; ou bien encore, la pompe de

réfrigérant étant mise en fonction et une différence de tempé-

rature existant entre le fluide secondaire plus chaud et le réfrigérant plus froid, le fluide secondaire du générateur de vapeur d'eau se trouvant à une température plus élevée que le

réfrigérant, ou entre le réfrigérant plus chaud et le réfrigé-

rant plus froid dans la boucle d'étanchéité de branche froide, de la chaleur peut être transférée du fluide plus chaud au fluide plus froid On s'est aperçu que ces dernières conditions, qui peuvent survenir pendant l'arrêt à froid de l'alimentation en énergie du réacteur nueléairepeuvent constituer un facteur

extrêmement important contribuant à l'apparition de sur-

pression 6 dans un état "plein d'eau".

Pour réduire les conséquences d'une surpressurisation du réfrigérant dans l'état plein d'eau du pressuriseur, il est pratique courante, selon les enseignements de la technique antérieure, d'ouvrir là vanne de décharge du pressuriseur qui

peut être ou qui est actionnée au moyen d'une énergie, c'est-

à-dire mécaniquement On actionne cette vanne et, lorsqu'elle est ouverte, elle laisse échapper une certaine quantité du

réfrigérant du pressuriseur La pratique conforme aux enseigne-

ments de la technique antérieure consiste à appliquer l'énergie nécessaire pour ouvrir la vanne Cette pratique s'est révélée inadéquate On s'est aperçu qu'il n'est pas mis fin de façon suffisante à l'augmentation de la pression dans tous les cas en dessous de la limite définie par l'annexe Gmais que la pression oscille au-dessus de cette limite en créant la

condition indésirable.

La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients de la technique antérieure et de fournir un procédé et un appareil perfectionné permettant de supprimer la surpression du réfrigérant dans un appareil de génération d'énergie électrique à réacteur nucléaire dans l'état "plein

d'eau" du pressuriseur.

La présente invention réside dans un procédé de suppression de surpression du réfrigérant dans un appareil de génération électrique à réacteur nucléaire dans l'état "plein d'eau" du pressuriseur à l'aide d'une commande par anticipation d'une vanne de détente, ledit appareil comportant un système de réfrigérant primaire, un générateur de vapeur d'eau alimenté en réfrigérant primaire et comportant un moyen transportant un réfrigérant secondaire de manière qu'il se trouve en état

d'échange thermique avec ledit réfrigérant primaire, un pres-

suriseur raccordé audit système de réfrigérant primaire et une vanne de détente pour libérer la pression excessive dudit réfrigérant primaire, ledit procédé étant caractérisé par le

fait qu'il consiste à déterminer l'apport massique de réfri-

gérant primaire audit réfrigérant primaire et, en réponse à cet apport massique, tendant à augmenter la pression dudit réfrigérant primaire audessus des limites indésirables, à actionner ladite vanne de détente pour réduire la pression

dudit réfrigérant primaire.

La présente invention réside également dans un appareil destiné à supprimer la surpression du réfrigérant dans un appareil de génération d'énergie à réacteur nucléaire dans l'état "plein d'eau" du pressuriseur à l'aide d'une commande par anticipation d'une vanne de détente, l'appareil de génération d'énergie à réacteur nucléaire comprenant un réacteur nucléaire, au moins un générateur de vapeur d'eau, une boucle primaire faisant passer le réfrigérant du réacteur à travers ledit réacteur de manière qu'il se produise un échange de chaleur entre ce réfrigérant et ce réacteur ainsi qu'à travers ledit générateur de vapeur d'eau, un pressuriseur raccordé à ladite boucle primaire, un moyen de pompage raccordé à ladite boucle primaire pour faire circuler le réfrigérant du réacteur à travers ladite boucle, une boucle secondaire dans ledit générateur de vapeur d'eau de manière qu'il se produise un échange de chaleur avec ladite boucle primaire, un moyen pour commander l'alimentation en réfrigérant de ladite boucle primaire, une vanne de détente pour réduire la pression du réfrigérant dans ladite boucle primaire, l'appareil susvisé

étant caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen ne pou-

vant être actionné que lorsque ledit appareil se trouve dans l'état "plein d'eau" ou au voisinage de cet état cela en

réponse à une augmentation prédéterminée de la pression dans -

ladite boucle primaire par suite d'une augmentation de pression du réfrigérant fourni a ladite boucle primaire et pour actionner

ladite vanne de détente actionnable par une énergie, c'est-à-

dire mécaniquement.

La présente invention est basée sur le fait que la tendance, observée dans la pratique de la technique antérieure, de la pression du réfrigérant a dépasser la limite définie par

l'annexe G dans l'état "plein d'eau" provient des caractéris-

tiques de fonctionnement de la vanne de détente actionnable mécaniquement L'échec de l'arrêt de l'augmentation transitoire

de la pression due à une augmentation de masse ou de tempéra-

ture du réfrigérant en dessous de la limite définie par l'an-

nexe Gou à cette limiteprovient principalement du retard de l'ouverture de la vanne après qu'un signal d'ouverture au point de consigne a été donné à cette vanne Ce retard est du au temps demandé pour la mise sous pression de la chambre de diaphragme de cette vanne avant le déplacement de la tige de cette dernière Pendant ce retard, la masse ou la température

du réfrigérant continue d'augmenter et il en résulte un dépas-

sement de la pression de point de consigne de la vanne Ce dépassement de pression a lieu quel que soit, dans l'appareil, le nombre ou les dimensions des vannes de détente actionnables

mécaniquement Il n'a jamais été proposé d'apporter à la con-

ception de la vanne de détente une modification capable de limiter le dépassement de pression à une valeur située en dessous de la limite établie dans l'annexe G, Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, on supprime efficacement une surpression du réfrit gérant dans l'appareil de génération d'énergie à réacteur nucléaire dans l'état "plein d'eau" à l'aide dàune commande anticipative de la vanne de détente ou des vannes de détente actionnablesmécaniquement Cette commande anticipative répond à la fois "a un apport de masse et à un apport de chaleur au réfrigérant dans l'état "plein d'eau" En ce qui concerne un apport de masse, on se fie au régime d'augmentation de la

pression du réfrigérant couplé à d'autres conditions de l'appa-

reil Comme condition nécessaire pour l'ouverture de la vanne de détente actionnable mécaniquement, il faut que la vitesse d'augmentation de la pression du réfrigérant dans l'état "plein d'eau" dépasse un point de consigne ou point de réglage pendant un intervalle de temps prédéterminé suffisant pour

empêcher un actionnement dans le cas de transitoires normaux.

En ce qui concerne les autres conditions qui doivent 9 tre satisfaites, il faut que la température du réfrigérant soit inférieure 'à un point de consigne prescrit en dessous duquel les surpressurisations du réfrigérant sont possibles et que le niveau du réfrigérant dans le pressuriseur se situe au-dessus du niveau de point de consigne qui indique l'existence possible

d'un état "plein d'eau".

On supprime aussi efficacement une surpressurisation en réponse à un apport de chaleur grâce à une anticipation de

la condition de surpression avant que celle-ci n'apparaisse.

Les signaux sur lesquels on se fie pour indiquer une surpressu-

risation par apport de chaleur et pour actionner la vanne sont:

le démarrage de la pompe à réfrigérant du réacteur, la tempéra-

ture du réfrigérant, la pression ou la température du fluide secondaire, et le niveau indiqué le plus élevé du pressuriseur au-dessus duquel un état "plein d'eau" est possible, niveau que l'on appellera dans le présent exposé: point de consigne d'état

"plein d'eau" Les signaux sont évalués de façon continue uni-

quement pendant un intervalle de temps prédéterminé après que la pompe à réfrigérant a été mise en marche L'évaluation a

lieu pour chaque boucle de réfrigérant de réacteur et son géné-.

rateur de vapeur d'eau associé Les conditions qui doivent être satisfaites pour identifier une surpressurisation et actionner la vanne de détente sont: la différence de température entre le fluide secondaire et le réfrigérant dépasse un point de

consigne ou bien la différence de température entre le réfri-

gérant et la boucle d'étanchéité de la pompe à réfrigérant dépasse un point de consigne; la pompe de réfrigérant a commencé à fonctionner mais n'a pas fonctionné pendant un intervalle de temps supérieur à un intervalle de temps prédéterminé; le niveau de l'eau dans le pressuriseur se situe au-dessus du point de consigne; et la température du réfrigérant est inférieure au point de consigne On peut relever la température du fluide

secondaire en mesurant la température directement ou en mesu-

rant la pression et en la convertissant en température (dans

des conditions d'équilibre de phase vapeur phase liquide).

L'existence d'une différence qui dépasse le point de consigne entre la température du fluide secondaire et la température du réfrigérant indique quesi la pompe à réfrigérant a commencé de fonctionner, il se produit une introduction de chaleur capable d'entraîner une surpressurisation du réfrigérant La différence de température est indiquée par un signal logique* un peut engendrer une variable logique similaire en comparant la température du réfrigérant avec un point de consigne Le signal indiquant que la pompe a commencé de fonctionner est indiqué par une ou plusieurs des circonstances suivantes: 1 Le disjoncteur de la pompe est fermé et il existe une tension sur le bus d'alimentation de la pompe; 2 Il existe une fréquence sur le bus; 3 La vitesse de la pompe est établie;

4 L'écoulement du réfrigérant du réacteur est établi.

Le signal indiquant que la pompe a commencé à fonc-

tionner persiste pendant un intervalle de temps prédéterminé pour permettre à la vanne de détente de s'ouvrir jusqu'à ce qu'un équilibre thermique soit établi entre le réfrigérant et le fluide secondaire La logique d'apport de masse décrite ci-dessus augmente la logique de démarrage de pompe et fournit un signal redondant pourouvrir la vanne de détente en vue d'une commande de surpression ultérieure dans le transitoire qui

engendre la surpression.

La commande destinée à actionner la vanne de détente actionnable mécaniquement en réponse à un apport de masse et/ou un apport de chaleur est appliquée à un comparateur dans le

dispositif de commande de vanne de détente La commande prove-

nant du contrôleur du type proportionnel + intégral + dérivé, que l'on utilise normalement pour la commande de la pression du réfrigérant d'un appareil d'alimentation en énergie nucléaire, est également appliquée à ce comparateur Le comparateur réagit à la plus élevée de ces comnandes engendrées

pour ouvrir la vanne de détente.

Pour mieux faire comprendre la présente invention, on va maintenant la décrire en se réferant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un appareil de génération d'énergie à réacteur nucléaire selon un mode de réalisation préféré de l'invention; la figurçe 2 est une vue schématique partielle d'un réacteur nucléaire et de ses éléments constitutifs associés, cette vue montrant l'état du réfrigérant et de sa vapeur pendant un fonctionnement normal; la figure 3 est une vue partielle similaire montrant l'état du réfrigérant lorsque l'appareil se trouve dans l'état "plein d'eau"; la figure 4 est un graphique caractéristique montrant la pression de limitation du réfrigérant du réacteur en fonction de la température du réfrigérant du réacteur depuis le démarrage jusqu'au régime de fonctionnement normal; la figure 5 est un schéma logique montrant la façon suivant laquelle est obtenue la commande d'actionnement destinée a la commande de la vanne de détente mécaniquement actionnable en réponse à un apport de masse, l'appareil se trouvant dans un état "plein d'eau"; la figure 6 est un graphique montrant la pression du réfrigérant du réacteur en fonction du temps, ce graphique étant utilisé pour expliquer le fonctionnement de la logique représentée sur la figure 5; la figure 7 est un schéma logique montrant la façon suivant laquelle est obtenue la commande d'actionnement pour la vanne de détente mécaniquement actionnable, en réponse à un apport de chaleur, l'appareil se trouvant dans un état "plein d'eau"; les figures SA et d B sont des graphiques correspondants, la figure 8 montrant les températures correspondantes du fluide secondaire et du réfrigérant en fonction du temps pendant le démarrage à partir d'un arrêt sporadique et la figure 8 B montrant la pression correspondante du réfrigérant en fonction du temps; et la figure 9 est un schéma logique montrant la façon selon laquelle les commandes sont appliquées à la vanne de détente. L'appareil représenté sur la figure t est un appareil 11 de génération d'énergie à réacteur nucléaire Cet appareil comprend un réacteur nucléaire 13, un presturiseur 15, et un générateur 17 de vapeur d'eau Le réfrigérant du réacteur est pompé à travers le réacteur 13 par une pompe 19 Le réfrigérant circule dans une boucle primaire 21 s'étendant, à partir du réacteur, à travers la branche chaude 23, la chambre d'admission du générateur 17 de vapeur d'eau, les tubes en U primaires 27 du générateur 17 de vapeur d'eau (ou des tubes transversants rectilignes), la chambre de sortie 29 du générateur, la boucle d'étanchéité 31 de la pompe, la pompe 19, la branche froide 33 de la boucle, jusqu'au réacteur Le générateur 17 de vapeur d'eau comporte un système secondaire qui est disposé de manière qu'il existe un échange de chaleur avec les tubes 27 contenant le réfrigérant du réacteur et qui engendre la vapeur d'eau et la dirige sur les turbines (non représentées) de l'appareil de génération d'énergie à réacteur nucléaire Des instruments 35 et 37 sont raccordés aux branches chaude et froide, 23 et 33,

de la boucle 21 Ces instruments sont reliés à un autre instru-

ment 39 q 4 i donne une évaluation de la température minimale détectée par les instruments 35 et 37 Un instrument 41 est également prévu pour mesurer la température de la boucle d'étanchéité 31 et un instrument 43 est raccordé à la branche chaude pour mesurer la pression du refrigérant Le réfrigérant

pénètre dans le pressuriseur 15 et sort de celui-ci par l'in-

termédiaire d'une canalisation d'amortissement 45 raccordée à

la branche chaude 23.

Un additionneur 46 est prévu pour engendrer un signal o Tp, indiquant la différence ATO entre la température TSG du fluide secondaire et la température TRCS du réfrigérant TRCS est fourni par un instrument 39 qui indique la température minimale mesurée par les instruments 35 et 37 Un additionneur 48 est également prévu pour mesurer la différence AT 1, entre TRCS et la température TLS de la boucle d'étanchéité de la pompe, température qui est mesurée par l'instrument 41 Dans le cas d'une pluralité de boucles de générateur de vapeur d'eau, A To et AT 1 peuvent être fournis pour chaque boucle et utilisés, avec ou sans choix, pour commander un nombre égal de vannes ou bien un nombre plus faible de ces vannes Le terme "chloix" signifie la sélection d'un A T O et AT 1 particulier qui

est le signal le plus limitatif.

L'appareil 11 de génération d'énergie à réacteur nucléaire comprend un système classique 47 de commande de volume et d'introduction de produi chimiquesqui est raccordé à la boucle 21 de réfrigérant L'alimentation de la boucle 21 de réfrigérant est complétée à partir de ce système 47 par une pompe ou des pompes de chargement 49 qui sont raccordées à la branche froide 33 Toute quantité excédentaire de réfrigérant dans la boucle 21 est déchargée dans ce système à partir de la boucle d'étanchéité 31 par l'intermédiaire de la vanne 51 lorsque cette vanne est ouverte Le réfrigérant est aussi pompé

dans la branche froide 33,si besoin est,à trarers la canalisa-

tion 53 d'injection de sécurité Un signal indiquant le moment o la pompe 19 a commencé de fonctionner est envoyé à partir de la pompe par l'intermédiaire de la ligne 56 Un fonctionnement incorrect de la pompe ou des pompes 49 ou de la vanne 51 ou bien un apport intempestif de masse dans le réfrigérant par l'intermédiaire de la canalisation 53 peuvent entraîner un mauvais fonctionnement dans l'état "plein d'eau" de l'appareil Le pressuriseur 15 comprend des éléments de chauffage électriques 55 destinés au chauffage du réfrigérant contenu dans le pressuriseur dans des conditions normales d'énergie ou de puissance* Un fonctionnement intempestif des éléments de chauffage 55 pendant que le réfrigérant est "plein d'eau", peut aussi entraîner un transitoire de surpression par apport de chaleur L'appareil comprend également un injecteur 57, ou bien une pluralité de ces injecteurs, disposé près de la partie supérieure du pressuriseur et raccordé à la branche froide 33 par l'intermédiaire d'une vanne 59 en vue de pulvériser le réfrigérant dans le pressuriseur dans le cas de conditions de fonctionnement normales Le pressuriseur 15 est pourvu d'une

pluralité de vannes de sécurité 61 (dont une seule est repré-

sentée) qui sont intercalées dans les canalisations de sécurité 63 raccordant le pressuriseur au réservoir de détente 65 de ce pressuriseur L'appareil comporte également une ou plusieurs vannes de détente 67 qui peuvent être actionnées mécaniquement et qui sont interposées dans une canalisation de détente 69 entre le pressuriseur et le réservoir 65 Quand la vanne de

détente 67 est ouverte, la vapeur d'eau ou l'eau en prowenance du pres-

suriseur 15 est déchargée dans le réservoir 65 La vanne de

0 détente 67 est actionnée par de l'air qui arrive par l'inter-

médiaire d'une électrovanne 71 L'électrovanne il étant fermée,

l'air provenant die la vanne de détente 67 est mise en communi-

cation avec l'atmosphère à travers un évent 73 Lorsque le solénoïde de l'électrovanne est excité, l'évent 13 est rermé et de l'air de commande est injecté à travers la vanne 71 pour

ouvrir la vanne de détente 67.

Les instruments 75 et 77 sont raccordés au pressuriseur pour mesurer sa pression ainsi que le niveau du réfrigérant qui s'y trouve Le signal d'indication de pression est appliqué à un contrôleur classique 79 du type "proportionnel + intégral + différentiel" ( 2 ID) Ce contrôleur 79 transmet les commandes classiques ainsi qu'une commande pour commander la vanne de

détente 67 (figure 9) actionnable mécaniquement.

L'appareil Il de génération d'énergie nucléaire comprend une logique de commande 81 pour commander la vanne de dt,:te b( lorsque 12 aplareil se trouve dans un état "plein l'eau" Uomme indiqué, cntte logique de commande 81 reçoit es signaux relatifs 'a la température, a la pression, au niveau, au d 6 r iarrage de la pompe, à A To el i T len provenance des conros(nts de l'appareil, ces signaux servant de critère pour l'actionnement de la vanne de détente 67 Une commande A d'apport ou admission de masse et une commande B d'apport ou admission de chaleur, dérivéesde ces signaux lorsqu'ils sont engendrés, sont transmises au dispositif 83 de commande de w-\nne de détente La commande 21 fi provenant du contrôleur PID

ost -galement appliquée à ce dispositif de commuande 83.

bous la commande du plus élevé des signaux A B ou PID, le dispositif de commande 83 excite l'électrovanne 71 et la vanne le détente 67 a l'aide de la commande C. 415 Sur les figures 2 et 3, l'eau 85 est représentée par *oes hachures et la vapeur d'eau 87 par des points Comme on peut le voir sur la figure 2, pendant un fonctionnement normal, il existe une grande bulle 87 de vapoeur d'eau au-dessus du niveau de l'eau dans le pressuriseur 15 Dans l'état "plein d O d'eau", le pressuriseur ost rempli avec de l'eau 85 comme représenté sur la figure 3 ou bien le volume de la bulle est très petit, c'est-à-dire que le niveau de l'eau est au-dessus du point de consigne* De façon caractéristique, le réacteur 13 alimente une pluralité de générateurs de vapeur d'eau Chaque générateur

de vapeur d'eau est alimenté par une boucle séparée 21 compre-

nant les composants représentés sur la figure I sauf le pressu-

riseur 15 et ses composants Le pressuriseur est raccordé à la

branche chaude d'une seule de ces boucles De façon caractéris-

tique, la logique de commande 81, le dispositif 83 de commande de vanne de détente et le contrôleur 21 D 79 sont les composants d'un calculateur O La figure 4 montre la région de fonctionnement de

l'appareil 11 auquel la présente invention peut être appliqué.

La température TRCS du réfrigérant est portée sur l'axe I horizontal et la pression Pp CS du r O frigérant sur l'axe vertical La courbe C 1 indique la limite de pression de réfrigérant de l'enveloppe 13 du réacteur tel que définiepar l'annexe G, c est-a-dire la pression au- dessous de laquelle il est nécessaire que l'appareil fonctionne à une température

correspondante du réfrigérant La courbe Ci peut être sensi-

blement plate en dessous d'une température T 2 RC So La présente invention peut 8 tre appliquée 'a toutes les températures de réfrigérant inférieures au point de consigne Tl RCS pour I 1 o lequel la limite de l'annexe C doit être observée Au-dessus i lde cette température, les dispositifs de protection classiques de l'apar e d genération d'énergie 'à réacteur prennent le relaiso J 1 rl is La figure 5 montre la partie de la logique de j 15 commande 1 (figure 1) à partir de laquelle est obtenue la commande A destinée à actionner la vanne 67 pour un apport ou admission <le masse La ïogique représentée sur la figure 5 |j comprend une porte ET 91 qui comporte des entrées 92, 94, 960 Le signal de pression de réfrigérant est appliqué à un élément 93 de calcul de dérivée en fonction du temps qui dérive la vitesse de variation du niveau de pression anticipatif de surpressurization La sortie de l'élément 93 est appliquée à un additionneur 95 Le point de consigne négatif de vitesse de variation de pression de réfrigérant est également appliqué à cet additionneuro Si la vitesse de variation de pression du réfrigérant est positive, la dififérence entre la vitesse de variation de pression du refrigérant et le point de consigne est appliquée a une porte d seuil 97 qui laisse passer un lj signal uniquement si cette différence devient nulle ou dépasse un seuil prédéterminé Le signal en provenance de la porte 97 est appliqué à l'entrée 92 de la porte ET 91 a travers un temporisateur 99 Le temporisateur 99 est réglé de manière à l appliquer le signal à la porte ET 91 uniquement si ce signal À 4 persiste pendant un intervalle de temps T 1 Le temps T 1 est suffisamment long pour empêcher l'actionnement de la vanne de I d:tente 67 pendant tes transitoires ncidentels brefso Ceci est

illustré sur la figure 6 Le temps est eorte sur l'axe hori-

::ontal et la pression du réfrigeérant sur l'axe -vertical La courbe C 2 pour la pression présente une bosse indiquant une augmentation de pressiondu réfrigérant pendant des transi- toires accidentes brefs Comme on peut le voir, l'intervalle T 1 débute lorsque la pression commence a augmenter La vitesse

d'augmentation est la pente de la droite référencée d P/dt.

Si d P/dt est égal au point de consigne ou le dépasse d'une valeur de seuil pendant un intervalle plus long que Tl, le

signal provenant de la porte 97 est appliqué à la porte ET 91.

En ce qui concerne la courbe C 2 illustrée par la figure 6, la vitesse d P/dt n'est pas positive pour l'intervalle Tl et le signal n'est pas appliqué à la porte ET 91, En ce qui concerne la courbe C 8 (figure 6), la vitesse d P/dt est positive pendant un temps supérieur à l'intervalle Tl et le signal est appliqué

la porte ET 91.

un autre signalest appliqué à l'entrée 94 de la porte ET 91 si la température du réfrigérant est inférieure à un point de consigne Si cette température dépasse le point de consigne, l'appareil fonctionne normalement et la pression du réfrigérant est sur-veillée par les éléments classiques de

surveillance de l'appareil 11 de génération d'énergie nucléaire.

un troisième signal est appliqué à l'entrée 96 de la porte ET 91 si le niveau du réfrigérant liquide du pressuriseur se trouve au-dessus d'un point de consigne, c'est-a-dire si un état "plein d'eau" existe potentiellemento Si tous ces signaux et si le signal 92 sont appliqués, la porte ET 91 laisse passer une commande A en direction du dispositif 83 de commande de

vanne de détente pour actionner la vanne de détente 67.

La figure 7 montre la logique comprise dans la logique de commande 81 (figure 1) en vue de l'actionnement de la vanne de détente 61 dans le cas d'un apport ou admission exagéré de chaleur (RI) dans le réfrigérant Les figures 8 A et 8 B montrent un apport ou admission caractéristique de chaleur

dans le rètrigérant pendant le démarrage de la pompe à.

-refrigérant du réac-Leur, la température du riuide secondaire éi.ant supérieure à la température du réfrigérant primaire, Dlans

ces 2 igures ' Le temps est porté sur l'axe horizontal, 'L'in-

3 tersection de toute ligne verticale avec l'axe des temps des figures Z> et % 8 B indique le meme instanît pour les deux graphques Su r la efig eure 8 A, la température est portée sur j' axeerc-L a courbe C 03 re-Drsente la iemroérabure du <luid 3 on tl'a courbe C 4 la température du réfrigérant b Aur'-a na ressi-on du rcfirgerant est portée sur

3.' xe er la pression suit, la courbe C 5.

-: -a-z' oser I&vntlinstant t(, 19 appareil Il

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:ion da eelêa ? cet, apparei' ât cours du proces-

s 1 rus e ompl ta t ' "ide 1, coearei I, 'e réfrigérant F se refroi-

Iià une gse r 5 'anita que le fluide secondaire Ivrant edéar' aerre efigrat à l'instant t Ole flude seodiese 'eea Un Ie -empérature plus élev 7 ée que le:frigêrqtn ccriime lern-rels courbas 03 et 04 sur la 0 f igure 3 A -udraede la pmp, lréfrigérant pénàtre deansls tvubas prlie u géné rateur de fa-peur Plus chaud en arin la asfr de la chaleux du fluide secondaire au réfri'erant* 'a pression du réfrigérant augmente comme le tieniàrc la courbe OS de la figure 3,o L'échange de chaleur entre c fluid coaie et le r 6 fri-éran 7 continue jusqu'à ce que -e sys-éème a ttei-gpe un équilibre représenté par les extrémités

-1 et'I 2 Es o-450 et C 4 et C 5.

L'invention implique le Fonctionnement de ltappareil il l:vai A la stabûilisation ou égalisation (les températures du fluide secondaire et du réfrigèrant, Si la pompe 19 est mise efi fonction "i l'instantb 10 dans les conditions de température représentées -sur la Figure 83 L, il existe un risque potentiel le surnrrssarisation, L'appareil représenté su r la figure 7 comprend une porte ET 101 comportant dles entrées 105, 107, 109 et 111 et i i i i une porte OU 103 comportant au moins deux entrées La porte ET 101 se comporte comme une porte qui peut laisser passer son signal uniquement si un signal approprié (un signal "haut" ou 1) est présent sur l'entrée 105 Cette entrée 105 reçoit un signal approprié 56 (figure 1) provenant de la pompe 19 (figure 1) lorsque celle-ci commence à fonctionner Ce signal est appliqué par l'intermédiaire d'un temporisateur 108 Le temporisateur 108 permet l'application du signal approprié uniquement pendant l'intervalle de temps T 2 Cet intervalle T 2 est l'intervalle entre to (figures 8 , 8 B), c'est-à-dire l'instant du démarrage, et l'instant ou l'appareil 11 atteint l'état d'équilibre représenté par les extrémités El et E 2 des

courbes C 3, C 4, C 5.

En supposant qu'un signal approprié est présent sur l'entrée 105, il faut que trois conditions supplémentaires soient satisfaites pour qu'une commande B soit engendrée pour actionner la vanne de détente 67 en réponse à un apport de chaleur Un signal ( 1 ou "haut") est appliqué à l'entrée 107 si le niveau du réfrigérant dans le pressuriseur dépasse le

point de consigne, c'est-à-dire si l'appareil 1 l est virtuel-

lement dans l'état "plein d'eau" Un signal ( 1 ou "haut") est appliqué à l'entrée 109 par l'intermédiaire de la porte OU 103

si la différence de température i T, c'est-à-dire la tempéra-

ture (C 3 figure 8 ) du fluide secondaire moins la température (C 4) du refrigérant,est supérieure à un point de consigne ou bien si la différence de température A T 1, c'est-a-dire la température TRCS (figure 1) du réfrigérant moins la température de la boucle d'étanchéité 31 de la pompe, est supérieure à un point de consigne Un signal approprié est appliqué à l'entrée 111 si la température du réfrigérant est inférieure à un point de consigne Si les entrées 107, 109 et 111 reçoivent des signaux appropriés pendant qu'un signal approprié est présent sur l'entrée 105, la porte ET 101 émet une commande B d'apport ou entrée de chaleur (III) et la vanne de détente b 7 s'ouvre

à 100 ô.

Les commandes A ou B parviennent sous La forme d'un ordre d'ouverture à la vanne de détente 67 par 1 'interm<'diaire de la porte OU 113 du comparateur 115 (figure 9) Les commandes A et/ou B sont appliquées au comparateur 115 De plus, la commande provenant du contrôleur PID est appliquée au compara- teur Le comparateur transmet une commande de manière à actionner la vanne de détente pour la commande la plus élevée

qui lui est appliquée.

Il est bien entendu que la description qui précède

n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être

apportées dans le cadre de la présente invention.

)} 25519793

RIEVEND 1 C At IONS 1 Procédé pour supprimer une surpressurisation du réfrigérant dans un appareil ( 11) de génération d'énergie à réacteur nucléaire dans l'état "plein d'eau" de cet appareil à l'aide d'une commande anticipative d'une vanne de détente ( 67), ledit appareil comportant un système ( 21) de réfrigérant primaire, un générateur ( 17) de vapeur d'eau alimenté avec le refrigérant primaire et comportant un moyen acheminant un réfrigérant secondaire de manière qu'un échange de chaleur se produise entre ce réfrigérant secondaire et ledit réfrigérant primaire, un pressuriseur ( 15) raccordé audit système de réfrigérant primaire et une vanne de détente '( 67) pour réduire

toute surpression se manifestant dans ledit réfrigérant pri-

maire, le procédé susvisé étant caractérisé par le fait que

i'on détermine l'augmentation de masse dudit réfrigérant pri-

maire et, en réponse à cette augmentation de masse tendant à accroître la pression dudit réfrigérant primaire au-dessus de limites non souhaitées, on actionne ladite vanne de détente

( 67) pour abaisser la pression dudit réfrigérant primaire.

2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on détermine l'augmentation de la température dudit réfrigérant primaire et, en réponse à cette augmentation de température tendant à augmenter la pression dudit réfrigérant primaire au-dessus de limites non souhaitées, on actionne ladite vanne de détente ( 67) de manière à abaisser la pression dudit

réfrigérant primaire.

3 Procédé suivant les revendications 1 ou 2,

caractérisé par le fait que l'on détermine la vitesse d'aug-

mentation de la pression du réfrigérant primaire, la température

du réfrigérant primaire, et le niveau du fluide dans le pres-

suriseur ( 15) et que l'on actionne la vanne de détente en réponse à l'augmentation de masse du réfrigérant primaire uniquement si ladite vitesse d'augmentation de la pression dépasse un point de consigne prédéterminé, ladite température de réfrigérant primaire étant inférieure à un point de consigne

È 5,19793

prédéterminé et ledit niveau étant supérieur à un point de

consigne prédéterminé.

4 Procédé suivant la revendication à, caract risé par le fait que l'on actionne la vanne de détente ( 67) uniquement si la vitesse d'augmentation de la pression du réfrigérant primaire dépasse le point de consigne au moins pendant un intervalle de temps prédéterminé suffisant pour emp&cher un actionnement pour des phénomènes transitoires normaux. 5 Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on détermine le niveau du liquide dans le pressuriseur, la différence de température entre le fluide secondaire et le réfrigérant primaire, et la différence de température entre le réfrigérant primaire et la température du réfrigérant dans la boucle d'étanchéité de la pompe et que l'on actionne la vanne de détente en réponse à l'augmentation de température du réfrigérant primaire uniquement si (a) ledit niveau du liquide dans le pressuriseur dépasse un point de consigne prédéterminé, (bl) ladite température du fluide secondaire dépasse ladite température du réfrigérant primaire d'une valeur de point de consigne prédéterminée ou, (b 2)

ladite température du réfrigérant primaire dépasse la tempé-

rature de la boucle d'étanchéité de la pompe d'une valeur de point de consigne prédéterminée, et (c) la température du

réfrigérant primaire est inférieure à un point de consigne.

6 Procédé suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que la vanne de détente peut être actionnée si

toutes les conditions (a), (bi) ou (b 2) et (c) existent pendant.

un intervalle de temps prédéterminé après que la pompe à réfrigérant a commencé de fonctionneret que cette vanne de détente ne peut pas gtre actionnée après ledit intervalle, cet intervalle étant suffisant pour permettre audit appareil

de se stabiliser.

7 Appareil pour supprimer une surpressurisation du réfrigérant dans un appareil ( 11) de génération d'énergie à réactour nucléaire danis l'état "plein d'eau" de cet appareil par une commande anticipative d'une vanne de détente ( 67), cet appareil de gunération d'énergie a réacteur nucléaire comprcnant un réacteur nucléaire ( 13), au moins un générateur ( 17) de vapeur d'eau, une boucle primaire (Z 1) faisant passer le réfrigérant du réacteur à travers ledit réacteur de manière qu'il se produise un échange de chaleur entre ce réfrigérant et ce réacteur et à travers ledit générateur ( 17) de vapeur d'eau, un pressuriseur ( 15) raccordé à ladite boucle primaire ( 21), une pompe ( 19) raccordée à ladite boucle primaire ( 21) pour faire circuler ledit réfrigérant alu réacteur à travers ladite boucle, une boucle secondaire disposée dans ledit générateur de vapeur d'eau de manière qu'il se produise un échange de chaleur entre cette boucle secondaire et ladite

boucle primaire, des moyens ( 47, 49) pour commander l'alimen-

tation en réfrigérant de ladite boucle primaire, une vanne de détente ( 67) pour abaisser la pression du réfrigérant dans ladite boucle primaire, caractérisé par la présence d'un moyen ( 83) pouvant être actionné uniquement si ledit appareil se trouve dans l'état "plein d'eau" ou presque dans cet état, cela en réponse à un accroissement prédéterminé de la pression dans ladite boucle primaire en raison d'une augmentation du volume du réfrigérant fourni à ladite boucle primaire et pour

faire fonctionner ladite vanne de détente ( 67).

8 Appareil suivant la revendication 7, caractérisé par la présence d'un moyen de temporisation ( 99) destiné à empêcher l'actionnement de la vanne de détente ( 67) à moins que l'augmentation du volume du réfrigérant fourni à la boucle primaire ait persisté pendant au moins un intervalle de temps prédéterminée

9 Appareil suivant les revendications 7 ou 8,

caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen (figure 7), qui ne peut être actionné que si ledit appareil se trouve dans l'état "plein d'eau" ou presque dans cet états cela en réponse à une augmentation prédéterminée de la pression dans ladite Je T 2519793 boucle primaire en raison d'un apport de chaleur dans ladite boucle primaire et pour taire fonctionner ladite vanne de

détente ( 67).

Appareil suivant la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen qui est asservi à ladite

pompe ( 49) pour actionner la vanne de détente ( 67) si l'augmen-

tation de la température communiquée à la boucle primaire se manifeste pendant un intervalle de temps prédéterminé après que la pompe a commencé de fonctionner et qui ne peut pas

être actionné ensuite, ledit intervalle de temps étant suffi-

sant pour permettre à l'appareil de se stabiliser.

11 Appareil suivant la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen (figure 5) raccordé au réfrigérant pour déterminer la vitesse de variation de la pression dans ledit réfrigérant, un moyen ( 41) raccordé au réfrigérant pour déterminer la température de ce réfrigérant, et un moyen ( 77) raccordé au pressuriseur ( 15) pour déterminer le niveau du liquide dans ledit pressuriseur, ledit appareil comprenant également un moyen (figure 9) raccordé au moyen de détermination de vitesse de variation de pression, au moyen de détermination de température, au moyen de détermination de niveau, et à la vanne de détente ( 67) pour actionner ladite vanne de détente pendant les conditions d'état "plein d'eau" uniquement si (a) ladite vitesse de variation de la pression

dépasse un point de consigne prédéterminé, (b) ladite tempé-

rature est inférieure à un point de consigne prédéterminé, et (c) ledit niveau dépasse un point de consigne prédéterminée 12 Appareil suivant la revendication 11, caractérisé par la présence d'un moyen de temporisation ( 99) interposé entre le moyen de détermination de vitesse de variation de la

pression et la vanne de détente ( 67) pour empêcher l'action-

nement de ladite vanne de détente à moins que la vitesse de variation de la pression dépassant le point de consigne ne persiste au moins pendant un intervalle de temps prédéterminé de manière à empêcher un actionnement pendant les phénomènes

transitoires normaux.

13 Appareil suivant la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comprend (a),un moyen ( 77) raccordé au pressuriseur ( 15) pour déterminer le niveau du fluide dans ledit'pressuriseur, (bl) un moyen raccordé à la boucle secon- daire et à la boucle primaire pour déterminer la différence

de température entre le fluide présent dans la boucle secon-

daire et le réfrigérant, (b 2) un moyen raccorde a la boucle primaire ainsi qu'à la boucle primaire dans la région de la boucle d'étanchéité de la pompe pour déterminer la différence de température entre le réfrigérant et le réfrigérant dans la région de ladite boucle d'étancheité de la pompe, et (c) un moyen raccordé au réfrigérant pour déeterminer la température de ce réfrigérant, ledit appareil comprenant également un moyen raccordé audit moyen (a), (bl), (b 2) et (c) ainsi qu'à la vanne de détente ( 67) actionnable par une énergie afin d'actionner cette vanne de détente pendant les conditions d'état "plein d'eau" uniquement si: (d) la pompe à réfrigérant

primaire est en fonction; (e) le niveau dans ledit pressuri-

seur ( 15) dépasse un point de consigne prédéterminé; (fl) la température du fluide secondaire dépasse la température du réfrigérant'd'une valeur de point de consigne prédéterminée, ou (f 2) la température du réfrigérant primaire dépasse la température régnant dans la boucle d'étanchéité de la pompe d'une valeur de point de consigne prédéterminée; et (g) la température du réfrigérant est inférieure à un point de

consigne prédéterminé.

14 Appareil suivant la revendication 13, caractérisé par la présence d'un moyen de temporisation interposé entre la pompe a réfrigérant et le moyen d'actionnement de vanne de détente pour permettre l'actionnement de ladite vanne de détente ( 67) lors de l'existence des conditions (d), (e), (fi) ou (f 2) et (g) uniquement jusqu'à ce que ladite pompe ait fonctionné pendant un intervalle de temps prédéterminé après

son démarrage d ans des conditions d'état "plein d'eau".