FR2529706A1 - Procede pour regler le fonctionnement d'un generateur d'electricite fonctionnant a l'energie nucleaire et pour faire l'interface entre ce generateur et un reseau de distribution - Google Patents

Abstract

A. PROCEDE POUR REGLER LE FONCTIONNEMENT D'UN GENERATEUR D'ELECTRICITE FONCTIONNANT A L'ENERGIE NUCLEAIRE ET POUR FAIRE L'INTERFACE ENTRE CE GENERATEUR ET UN RESEAU DE DISTRIBUTION. B. CENTRALE ELECTRIQUE A REACTEUR NUCLEAIRE A EAU SOUS PRESSION COMMANDEE PAR DES CALCULS EN LIGNE DES POSSIBILITES DE VARIATION RAPIDE EN CONTINU OU EN DISCONTINU DE LA PUISSANCE DE LA CENTRALE A PARTIR DES GRANDEURS MESUREES DU NIVEAU DE PUISSANCE DU DECALAGE AXIAL DE LA TEMPERATURE DU FLUIDE DE REFROIDISSEMENT ET DE LA POSITION DES BARRES EN TENANT COMPTE DES INFORMATIONS DE SECURITE ET DE REGLAGE FOURNIES PAR L'OPERATEUR ET DE L'EQUILIBRE DE L'INSTALLATION. C. L'INVENTION CONCERNE LES CENTRALES NUCLEAIRES.

Description

Procédé pour régler le fonctionnement d'un générateur d'électricité

fonctionnant à l'énergie nucléaire et pour faire l'interface entre ce générateur et-un réseau

de distribution ".

La présente invention concerne un procédé pour régler le fonctionnement d'un générateur d'électricité

fonctionnant à l'énergie nucléaire et pour faire l'inter-

face entre ce générateur et un réseau de distribution.

L'invention concerne notamment un procédé pour régler un générateur d'énergie électrique utilisant du combustible nucléaire en donnant un ligne des représentations en temps réel de la possibilité de variation de puissance rapide du générateur notamment pour assurer la liaison

entre ce générateur et un réseau de distribution.

Dans un réseau de centrales électriques comportant plusieurs centrales, certaines des centrales fonctionnent en permanence à pleine puissance pour fournir la puissance de base La puissance fournie par les autres unités varie en fonction de la partie variable de la demande et pour régler la puissance fournie Il est habituel de

régler les générateurs ou centrales d'un réseau, automa-

tiquement selon un schéma de distribution, central, qui attribue les parties de la demande du réseau destiné à chaque unité distincte en fonction d'un modèle consistant

à obtenir la puissance demandée de la façon la plus éco-

nomique tout en ayant une réserve de puissance suffisante pour absorber n'importe quelle augmentation de la charge ou n'importe quelle mise hors service accidentelle d'un générateur ou d'une centrale Les systèmes de répartition actuels utilisent un ordinateur numérique qui résout rapidement et en continu à des intervalles compris entre une et quatre minutes, le problème de la répartition de

la puissance et mettant à jour l'attribution de la puis-

sance suivant les différentes centrales Pour cela, il

faut que le système de répartition reçoive des informa-

tions d'état de fonctionnement et de possibilité de varia-

tion rapide de puissance de chaque centrale du réseau,

selon une échelle de temps comparable.

Etant donné les investissements élevés et le coût

relativement faible du combustible, les centrales nu-

cléaires ont traditionnellement été conçues pour fournir la puissance de base c'est-à-dire tourner en continu à

pleine puissance pour fournir la puissance de base Toute-

fois, lorsque les possibilités nucléaires d'un réseau augmentent, il arrive un moment auquel les centrales

nucléaires ne peuvent plus toutes fonctionner en fournis-

sant la puissance de base mais certaines des centrales

doivent suivre la demande Malheureusement, les possibi-

lités de variation rapide de puissance d'une centrale nucléaire ne se déterminent pas facilement comme dans le cas de centrales hydroélectriques ou de centrales fonctionnant avec un combustible fossile En pratique, il en résulte que le conducteur d'une centrale nucléaire appelletéléphoniquement le centre de distribution pour

connaitre ses estimations de l'éventualité d'une varia-

tion rapide de puissance de sa centrale ou en utilisant

un réseau de distribution automatique ayant une possibi-

lité de variation correspondant à un échelon déterminé.

La première pratique demande en fait un temps considérable alors que la seconde se traduit par des résultats moins optimalisés puisque la variation d'un pas fixe correspond à un chiffre de conservation et souvent la centrale

nucléaire ne peut effectuer un changement rapide et im-

portant de puissance bien que l'on utilise une variation

progressive et non une variation en échelons.

La difficulté pour déterminer de façon directe et en temps réel la possibilité de variation rapide de puissance d'une centrale nucléaire réside dans le fait que la possibilité d'un réacteur nucléaire de changer rapidement de niveau de puissance dépend non seulement de l'état instantané du réacteur mais également de son histoire Cela provient du fait qu'il y a du xènon comme sous-produit de la réaction de fission Le xénon a une section transversale très importante pour l'absorption

des neutrons et en fait il empoisonne le réacteur en limi-

tant sa possibilité d'augmenter rapidement la puissance

qu'il peut fournir Les constantes de temps pour la géné-

ration et la disparition du xkénon sont telles que le niveau de temps réel du xénon dans le réacteur est une fonction du niveau de fonctionnement du réacteur au cours de plusieurs dernières heures et en pratique cela ne change pas le cycle de une à quatre minutes utilisé par

le système de répartition.

La difficulté pour déterminer la possibilité de variation rapide de puissance d'une centrale nucléaire vient non seulement de la quantité de xénon existant mais également de sa répartition dans le réacteur Ce phénomène apparait le plus clairement si l'on considère la manière de régler le réacteur nucléaire La matière

susceptible de subir une fission se trouve dans des bar-

reaux de combustible orientés verticalement dans le réacteur Un réfrigérant de réacteur généralement de l'eau dans le cas de réacteurs à eau sous pression (encore appelées réacteurs PWR) circule autour des barreaux de combustible et est chauffé par l'énergie thermique dégagée par les réactions de fission Au cours d'une réaction de fission, les atomes d'uranium se divisent et libèrent un

certain nombre de neutrons en plus de l'énergie thermique.

Certains des neutrons s'échappent et d'autres sont par exemple absorbés ou capturés par le xenon présent; enfin d 4 autres neutrons assurent la division d'autres atomes et maintiennent la réaction Toutefois, les neutrons

libérés par la division d'un atome se déplacent trop rapi-

dement pour diviser un autre atome et doivent d'abord être ralentis au niveau d'énergie critique Le réfrigérant agit comme modérateur réduisant le niveau d'énergie des neutrons pour le mettre au niveau nécessaire Pour régler

la vitesse de fission, on dissout du bore dans le réfri-

gérant Le bore absorbe les neutrons, si bien qu'en ré-

glant le niveau de bore contenu dans le réfrigérant, on règle la réactivité du réacteur Comme il y a une quantité importante de réfrigérant, les variations de réactivité assurées par le système de réglage utilisant le bore, nécessitent beaucoup de temps et sont utilisées pour cela

pour réaliser des réglages de réactivité à long terme.

Un autre moyen pour régler la réactivité d'un réac-

teur nucléaire est le système de barres Les barreaux de commande sont introduits verticalement dans le réacteur entre les barreaux de combustible pour absorber les neutrons et régler ainsi la vitesse de

fission Comme les barres de réglage placées mécani-

quement et que leur effet sur les réactions de fission est immédiat, ils constituent le moyen le plus rapide

pour régler la réactivité d'un réacteur.

Un troisième mécanisme qui agit sur la puissance fournie par une centrale nucléaire est influencé par les variations de la température du fluide de refroidissement du réacteur L'énergie thermique échangée avec le fluide de refroidissement du réacteur est utilisée pour générer

de l'énergie électrique dans un ensemble turbine/généra-

teur ou alternateur à vapeur Si une charge supplémentaire est appliquée à la centrale nucléaire en ouvrant la vanne de laminage de la turbine, l'augmentation de l'énergie consommée par l'unité turbine/alternateur se traduit par

une diminution de la température du fluide de refroidisse-

ment du réacteur Cette chute de la température du fluide

de refroidissement du réacteur augmente son effet modéra-

teur, si bien qu'une quantité plus importante de neutrons est ralentie à la vitesse critique, ce qui augmente la puissance fournie par le réacteur Cela se traduit à son tour par une augmentation de la température du fluide de refroidissement jusqu'à ce que l'on arrive à l'état d'équilibre. Les trois moyens permettant de modifier la puissance fournie par une centrale nucléaire n'ont pas tous le même

effet sur la distribution de puissance dans le réacteur.

Dans des conditions théoriques, le niveau de puissance le plus élevé dans le réacteur se produit au milieu du coeur cylindrique du réacteur et va en s'élargissant à la fois dans la direction radiale et dans la direction verticale puisqu'une quantité plus importante de neutrons s'échappe lorsqu'on se rapproche de la périphérie du coet Tr Comme le réglage de la quantité de bore et celui

de la réduction de la température agissent par l'intermé-

diaire du fluide réfrigérant du réacteur qui circule dans le coeur, il en résulte un faible dérangement de cette situation idéale de la distribution de la puissance du réacteur Cependant, les barres de réglage qui sont introduits et extraits verticalement, par-dessus le coeur déforment le schéma théorique de distribution de puissance dans la direction verticale Cet effet de déformation est

combiné par la présence de xénon qui se distribue verti-

calement en fonction de l'histoire ou du passé de la dis-

tribution de puissance Le degré selon lequel la posi-

tion du niveau maximum de puissance dans la direction verticale diffère du milieu vertical du coeur est appelé décalage axial; ce décalage peut etre positif ou négatif

suivant qu'il se trouve respectivesent au-dessus ou en-

dessous du milieu Chaque réacteur a un décalage axial de consigne qui est la position souhaitée du point de puissance maximum dans la direction verticale; ce déca- lage peut être positif ou négatif et peut changer pendant

le cycle d'utilisation.

Le degré de déviation autorisé par rapport au déca-

lage axial de consigne est une fonction du niveau de puis-

sance total du réacteur Pour des niveaux de puissance faibles, de grands décalages axiaux sont acceptés alors que pour des niveaux de puissance élevés, il faut que le

décalage axial soit contenu dans des limites très étroi-

tes autour du décalage de consigne Comme un barreau de réglage présente un effet direct sur le décalage axial, le degré de déplacement d'un barreau et ainsi une partie

importante de la possibilité de variation rapide de puis-

sance du réacteur dépendent du niveau total de puissance

habituelle et du décalage axial, ce dernier étant évidem-

ment une fonction de l'histoire du réacteur telle quelle

se répercute dans la distribution du xenon.

Le degré de variation rapide de puissance disponi-

ble par une réduction de la température du fluide de refroidissement du réacteur est également limité Il dépend de la conception de la centrale et des limites de

réglage et de protection En outre, les deux moyens rapi-

des permettant de modifier la puissance fournie par le réacteur à savoir les barres de réglage et la réduction

de la température du fluide de refroidissement du réac-

teur constituent des paramètres interindépendants.

En résumé, les limites relatives à la puissance d'une centrale nucléaire dépendent en général à la fois du niveau courant de la puissance et de la distribution axiale de la puissance dans le coeur Chacun des facteurs

peut être limité Par exemple, il est possible de fonc-

tionner à 50 % de la puissance, en déplaçant la puissance

vers la partie supérieure du coeur de façon telle qu'au-

cune augmentation de puissance ne soit plus possible sans

violer les conditions techniques Si une centrale nu-

cléaire est distribuée à distance et que l'on ignore la

distribution axiale de la puissance, le gérant de la dis-

tribution ne connait aucune limite des possibilités de la centrale jusqu'à ce que le système de protection (ou

le gérant de la centrale) interdit toute autre distribu-

tion à distance pour éviter la coupure de la centrale, le dépassement des conditions techniques et/ou une réduction forcée de la puissance Cette disparition brusque des

possibilités prévues peut se traduire par un dommage écono-

mique sérieux et prolongé tel que par exemple la mise en

service de centrales en attente, une réduction des possi-

bilité du réseau pour satisfaire la demande (se traduisant par une réduction de la tension ou de la fréquence> et/ou

la perte de stabilité du réseau (nécessitant une-protec-

tion de la charge) par suite de l'impossibilité que pré-

sente la centrale à fournir la réserve de puissance.

L'appréciation de l'impact de la distribution de puissance axiale dans le coeur sur les possibilités de puissance n'est pas un problème simple et sa connaissance en elle-même n'est pas particulièrement efficace pour informer par avance le gérant du réseau quant aux limites de la centrale La relation entre la distribution axiale de la puissance, le niveau de la puissance et les limites du coeur 3st complexe La distribution de la puissance

change avec les variations de charge exercées sur la tur-

bine Ainsi, des limites peuvent se mettre en évidence au cours d'une variation de puissance après que des actions aient été exercées sur la charge appliquée au réseau. La présente invention a pour but de créer un moyen donnant une possibilité rapide de commander une centrale

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nucléaire pour changer rapidement de puissance tout en

restant en ligne.

De façon générale, l'invention concerne un procédé de réglage d'une centrale électrique nucléaire comportant un réacteur nucléaire avec des barres de réglage qui

peuvent être placés sélectivement dans le coeur du réac-

teur pour régler la réactivité du réacteur ainsi qu'un fluide de refroidissement du réacteur qui constitue le

fluide calcporteur entre le coeur du réacteur et le géné-

rateur d'électricité formé d'un ensemble turbine/alter-

nateur, par des variations de puissance se produisant -

dans une période de temps au cours de laquelle le niveau de xenon du réacteur ne varie pas de façon notable, procédé selon lequel on mesure le niveau de puissance courant du réacteur et le décalage axial, on mesure la position courante des barres de réglage, on mesure la température du fluide de refroidissement du réacteur, on détermine la puissance supplémentaire que l'on peut-obtenir

par une variation de la température du fluide de refroi-

dissement du réacteur au cours de cette période, procédé caractérisé en ce qu'on détermine en ligne et en temps réel à partir du niveau de puissance mesuré du décalage axial et de la position des barres, la quantité maximale dont on peut augmenter la puissance par rapport au niveau de puissance courant dans cette période en positionnant de nouveau les barres de réglage, en choisissant et en effectuant une variation de puissance de la centrale avec une augmentation de la montée en puissance jusqu'à ce que l'augmentation totale prévue de la puissance soit

égale à l'augmentation de puissance obtenue en position-

nant de nouveau les barres de réglage et en modifiant la température du fluide de refroidissement du réacteur et en faisant travailler cette centrale en modifiant le niveau de puissance du niveau de puissance courant selon

la variation choisie de puissance.

Selon la présente invention, les possibilités de variation rapide de puissance d'une centrale électrique

nucléaire sont obtenues en temps réel en ligne, pour ser-

vir au réglage de la centrale seule ou dans un réseau de distribution En plus de l'analyse des contraintes impo- sées aux variations de puissance à court terme par les éléments physiques du coeur de la centrale nucléaire, l'invention tient également compte de tout équilibre des

limites imposées à la centrale et des contraintes intro-

duites par l'opérateur de la centrale.

De façon classique, une centrale nucléaire est prévue pour accepter des variations de puissance pas à

pas d'amplitude présélectionnée par exemple une augmenta-

tion de puissance de 10 % et une diminution égale ou in-

férieure à la possibilité de rejet de charge de la cen-

trale ou encore la différence entre le niveau de puis-

sance courant et le niveau de puissance minimum prévus.

Toutefois selon l'état courant des paramètres physiques

du coeur, la centrale est souvent très capable d'effec-

tuer des variations beaucoup plus rapides de puissance ou des variations intermédiaires réglées, en faisant varier en continu la puissance du niveau courant au niveau

souhaité suivant la vitesse choisie Une vitesse de varia-

tion caractéristique pour une centrale PWR est par exem-

ple de 5 % par minute Pour les besoins du présent exposé,

les variations rapides de puissance englobent les varia-

tions pas à pas ou variations discontinues et les varia-

tions continues qui sont dans cette plage générales De telles vitesses de variations continues existent dans une centrale PWR grâce aux barres de réglage et grâce à la diminution de la température du fluide de refroidissement

du réacteur.

Selon un mode de réalisation préférentiel de l'in-

vention la diminution rapide en continu de la puissance fournie est égale au niveau courant de puissance diminué du plus grand soit du niveau de fonctionnement minimum autorisé du réacteur, soit de la limite inférieure de réglage automatique du réacteur, par exemple 15 % du

niveau de puissance.

Les possibilités de variation de puissance envisa-

gées ci-dessus se calculent toutes relativement facile-

ment La possibilité de variation de puissance la plus

difficile à déterminer est l'augmentation en continu.

Comme déjà indiqué cela provient du fait que la possibi-

lité d'augmenter rapidement la puissance dépend non seule-

ment du niveau de puissance courant mais également de la quantité de xénon présent ainsi que de sa distribution

axiale dans le coeur du réacteur.

De façon générale, on détermine la possibilité d'augmentation rapide de la puissance en mesurant le niveau de puissance courant en ligne et en temps réel, la position des barres de réglage et la température du fluide de refroidissement du réacteur; partant de ces grandeurs mesurées, on détermine l'augmentation maximale de puissance au-delà du niveau courant de puissance par la remise en place des barres de réglage et en modifiant

la température du fluide de refroidissement du réacteur.

De façon plus détaillée, on détermine la puissance sup-

plémentaire disponible grâce au mouvement des barres en

utilisant les mesures du niveau de puissance pour déter-

miner également la distribution axiale de la puissance représentée par le décalage axial et en générant'une

représentation des caractéristiques de réponse du déca-

lage axial du réacteur en fonction de la puissance et de

la position des barres par rapport aux grandeurs couran-

tes mesurées correspondant à la position des barres, au décalage axial et au niveau de puissance Puis, on fixe une limite au décalage axial Initialement, on choisit le décalage axial maximum pour lequel on peut obtenir la pleine puissance pour les conditions d'un cycle la de combustion du coeur, courant Puis, on suppose que les

barres de réglage sont extraites d'une longueur prédéter-

minée Pour l'itération initiale, on suppose l'extraction complète des barres A partir de 1 'extraction présumée des barres de réglage, on détermine une augmentation de

puissance prévisible En utilisant l'augmentation de puis-

sance prévisible et l'extraction présumée des barres, on détermine un décalage axial prévisible à partir de la

caractéristique de réponse de décalage axial obtenue pré-

cédemment Ce décalage axial prévisible est alors comparé au décalage axial maximum choisi; en cas d'égalité ou

d'infériorité à la limite choisie, on utilise l'augmenta-

tion prévisible de puissance comme augmentation de puis-

sance disponible pour les barres de réglage Si toutefois le décalage axial prévisible dépasse la limite choisie du décalage axial, on réduit par incrément l'extraction présumée des barres et on répète le processus Il peut être nécessaire d'utiliser plusieurs itérations pour abaisser l'augmentation de puissance disponible jusqu'à

un niveau qui ne dépasse pas la limite de décalage axial.

Les caractéristiques de la réponse de décalage pour

l'état courant des grandeurs physiques du noyau s'obtien-

nent en mettant en mémoire un ensemble de familles de courbes chacune représentant les caractéristiques de décalage axial en fonction de la position des barres de réglage et du niveau du puissance pour une distribution de xénon de réacteur, choisie Les familles de courbes sont

réparties en groupes associés à l'état d'un cycle de com-

bustion du coeur du réacteur Par exemple dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, on a choisi trois groupes associés respectivement au début, au milieu

et à la fin du cycle de combustion du noyau Après sélec-

tion du groupe de familles de courbes correspondant à

l'état courant du cycle de combustion du coeur du réac-

teur, on choisit la famille de courbes qui traduit de la façon la plus proche la relation entre les grandeurs courantes mesurées correspondant à la position des barres, au décalage axial et au niveau de puissance Cela se fait en choisissant à partir de chaque famille de courbes du groupe sélectionné, celle des courbes qui correspond au niveau de puissance courant et en déterminant à partir de chaque courbe, une valeur prévisible de décalage axial

de la grandeur courante mesurée correspondant à la posi-

tion des barres La famille de courbes associée à la courbe de décalage axial choisie qui réduit au minimum la différence entre le décalage axial prévu et le décalage

axial mesuré est alors choisie comme famille représenta-

tive de l'état courant des paramètres physiques du coeur du réacteur La différence entre la grandeur prévue et la grandeur mesurée du décalage axial est appliquée à cette famille de courbes comme élément de polarisation pour régler les courbes en fonction des conditions réelles Le décalage axial prévu est alors déterminé à partir de cette

famille de courbes réglée en utilisant le niveau de puis-

sance prévu et la position choisie des barres.

-L'augmentation de puissance prévue se détermine en convertissant la variation présumée en une position des barres, position qui est égale à la différence entre la position choisie des barres et la position courante des barres, suivant une variation de réactivité prévue, puis en déterminant l'augmentation du niveau de puissance en fonction de la variation de la réactivité Cela se fait en enregistrant la valeur intégrale des barres et des courbes de défaut de puissance pour plusieurs états

de cycle de combustion du coeur du réacteur et en choisis-

sant le pourcentage de variation de réactivité qui

s'obtient en modifiant la position des barres et en uti-

lisant celle-ci pour transformer ce pourcentage de varia-

tion de réactivité en une augmentation prévue de puissan-

ce. Comme déjà indiqué, l'augmentation des charges appliquées à une centrale à eau sous pression tend, à diminuer la température du fluide de refroidissement du réacteur, ce qui se traduit par une augmentation de la réactivité du réacteur pour satisfaire à cette nouvelle demande Les

contraintes relatives à la puissance supplémentaire dis-

ponible par réduction de la température du fluide de re-

froidissement du réacteur sont les limites définissant la région de fonctionnement acceptable pour la température du réacteur Ces limites qui sont les plus intéressantes pour déterminer l'augmentation de puissance disponible sont les limites de saturation de la vanne d'étranglement de la turbine et des considérations de sécurité du coeur

du réacteur et/ou de dépassement d'humidité de la vapeur.

La puissance disponible se détermine en formant une fonc-

tion définissant la variation de puissance par rapport

à la température du fluide de refroidissement du réac-

teur, en choisissant les limites applicables à la tempé-

rature et en déterminant la valeur maximale de la fonc-

tion de variation de puissance liée à la température, telle qu'elle est permise par les limites Comme on suppose que les barres de réglage seront extraites au maximum et que leur effet est immédiat, les conditions initiales pour déterminer la puissance disponible par la chute de la température du fluide de refroidissement du réacteur sont le niveau de puissance prévisible et la température prévisible du fluide de refroidissement du réacteur à partir de la remise en place des barres de réglage La chute de température prévisible est choisie

comme étant la plus grande parmi: -

( 1) la différence entre la température programmée et la

température mesurée du fluide de refroidissement du réac-

teur, ( 2) une déviation présélectionnée, caractéristique de la température du fluide de refroidissement du réacteur par rapport au niveau programmé pendant une augmentation rapide de puissance-sur les barres de réglage Une valeur caractéristique de cette déviation de température est de l'ordre de -21 C La fonction qui définit la variation de puissance par rapport à la température du fluide de refroidissement du réacteur présente une pente égale au

coefficient de puissance du réacteur divisé par le coef-

ficient de température moyen du modérateur du réacteur.

Les limites sont définies comme des fonctions linéaires

de la température du fluide de refroidissement du réac-

teur et de la puissance; ces limites peuvent se résou-

dre simultanément avec la fonction qui définit la varia-

tion de puissance par rapport à la température du fluide

de refroidissement du réacteur pour déterminer la varia-

tion maximale de puissance permise à l'intérieur des limites. Dès que la variation totale de puissance disponible

sur les barres de réglage et par la chute de la tempéra-

ture du fluide de refroidissement du réacteur a été déter-

minée, on règle la limite de décalage axial à une valeur associée au niveau de puissance totale prévu et tous les autres calculs sont répétés pour obtenir une solution

plus fine de la puissance disponible.

Enfin, la puissance disponible par une augmentation

en échelon est réduite à celle disponible par une augmen-

tation progressive si cette dernière est inférieure à

l'augmentation de l'échelon ou du pas présélectionné.

-Cette limite appliquée à l'augmentation par échelon de

la puissance s'applique par exemple lorsqu'une augmenta-

tion de puissance est en cours ou que l'on est voisin du signal de sortie à pleine puissance et que l'augmentation

selon un échelon complet n'est plus possible.

Toutes les variations de puissance en continu ou par échelon, tant dans le sens croissant que dans le sens décroissant sont en outre limitées parl'équilibre du

système de protection de la centrale et les limites intro-

duites par l'opérateur, si ces dernières limites sont plus strictes L'équilibre des limites de la centrale est associé à la perte provisoire des composantes de clavier et des systèmes Les limites du système de protec- tion sont généralement définies comme étant les marges par rapport au début d'ébullition ou en kilowatts par point de réglage Les limites de l'opérateur sont définies comme étant des limites d'amplitude de la variation de

puissance ou de niveau de puissance finales.

Les possibilités de variation rapide de puissance de la centrale nucléaire sont utilisées par le système de

distribution du réseau ainsi que les possibilités des au-

tres centrales du réseau en charge pour déterminer la -

charge attribuée à chaque centrale Lès variations réel-

les de puissance de la centrale nucléaire sont obtenues en réglant la valve d'étranglement en fonction des signaux

* de variation de puissance générés par le système de dis-

tribution Le système de barres de réglage repositionne ainsi les barres de réglage pour s'adapter à la variation de puissance demandée Comme le signal de variation de puissance venant du centre de distribution est limité par la puissance disponible sur les barres et par une chute

de la température du fluide de refroidissement du réac-

teur, on peut utiliser au maximum la puissance rapidement disponible sans dépasser les possibilités de la centrale nucléaire. Le procédé de réglage ou de gestion d'une centrale électrique nucléaire sera décrit ci-après à l'aide des dessins annexés, dans lesquels:

la figure 1 est un schéma d'une centrale électri-

que nucléaire et d'un système de réseau de distribution

selon la présente invention.

les figures 2 a, 2 b, 2 c, 2 d forment un ordinogram-

me permettant de déterminer selon l'invention, la distri-

bution de xénon, axiale courante, approximative dans le

réacteur représenté à la figure 1.

les figures 3 a, 3 b et 3 c forment un ordinogramme permettant de déterminer selon l'invention, la puissance disponible à l'aide des uniques barres de réglage du réacteur. la figure 4 est un graphique représentant les limites caractéristiques du décalage axial dans une centrale à eau sous pression (centrale PWR) et certaines des

techniques selon l'invention.

la figure 5 est un graphique de la région de fonc

tionnement caractéristique en température pour une centra-

le à eau sous pression (centrale PWR) ainsi que d'autres

techniques selon l'invention.

la figure 6 est un ordinogramme permettant de déterminer selon l'invention, les conditions initiales pour calculer l'augmentation de puissance disponible par une chute de la température du fluide de refroidissement

du réacteur.

la figure 7 est un ordinogramme définissant la relation nécessaire pour donner le tracé transitoire de

la température réduite en fonction de l'invention.

les figures 8 a et 8 b forment un ordinogramme per-

mettant de déterminer l'augmentation maximum de puissance disponible par une chute de température, l'augmentation de puissance de 5 % par minute, disponible ainsi que

l'échelon d'augmentation de puissance possible.

La figure 1 montre schématiquement une centrale

électrique à réacteur nucléaire à eau sous pression (cen-

trale PWR) à combustible nucléaire 1, combinée selon l'enseignement de l'invention à-un système de distribution

automatique La centrale 1 comprend un système d'alimen-

tation en vapeur d'origine nucléaire (système NSSS> 3,

un ensemble turbine/alternateur 5 et un système d'inter-

face de distribution à distance 7.

Le système NSSS 3 se compose d'un réacteur nucléaire 9 qui fournit la chaleur transférée à un générateur de vapeur 11 par un fluide de refroidissement de réacteur

(eau) circulant dans un circuit primaire 13 Le généra-

teur de vapeur 11 fournit la vapeur à l'ensemble turbine/ alternateur 5 par l'intermédiaire d'un circuit secondaire

qui comprend la vanne d'étranglement de turbine 17.

Le réacteur 9 comporte des barres de commande (glo-

balement indiquées par la référence 19) qui, comme indiqué ci-dessus sont introduites ou rétractées du coeur du réacteur, pour régler la réactivité du réacteur ainsi que

la distribution verticale de la puissance dans le réac-

teur (décalage axial) La position des barres est comman-

dée par la distribution de la puissance et le système de barres de commande 2-1 qui contrôle le niveau de puissance

du réacteur mesuré par le détecteur de flux 23, la tempé-

rature du fluide de refroidissement du réacteur telle que

mesurée par le détecteur de température 25 et une tempé-

rature de référence fournie par la vanne de laminage de la turbine 17 Le détecteur de flux 23 mesure le niveau

du flux de neutrons qui est indicateur du niveau de puis-

sance dans la moitié supérieure et la moitié inférieure, du réacteur 9 La somme des deux lectures est le niveau de la puissance totale du réacteur; la différence est utilisée pour déterminer le décalage axial de manière

connue Le détecteur de température 25 donne la tempéra-

ture moyenne du fluide de refroidissement à la fois pour

la partie chaude et pour la partie froide du circuit pri-

maire 13 La température de référence fournie par la vanne de laminage de la turbine 17 représente la demande de puissance appliquée au système NSSS par l'ensemble turbine/ alternateur. La réactivité du réacteur 9 se règle également par le système de bore 27 qui dissout du bore, qui constitue un moyen pour absorber les neutrons dans le fluide de refroidissement du réacteur, la dissolution se faisant suivant des quantités déterminées Un système de réglage du bore 29 règle le niveau de bore contenu dans le fluide de refroidissement du réacteur en fonction du décalage axial tel que mesuré par le détecteur de flux 23, la température du fluide de refroidissement du réacteur telle que détectée par le réacteur de température 25 et

la demande de puissance telle qu'indiquée par la tempéra-

ture de référence fournie par la vanne de laminage de la

turbine 17.

Comme indiqué ci-dessus, les barres de réglage 19

et le système de bore 27 règlent la réactivité du réac-

teur 9; en pratique, ces moyens sont utilisés en mode passif pour maintenir le fonctionnement du réacteur à l'intérieur des limites des paramètres de conception plutôt que pour commencer des variations de puissance

dans la combinaison du système NSSS/turbine/alternateur.

Cela est possible car le réacteur à eau sous pression PWR présente un coefficient négatif de température du modérateur Lorsqu'une plus grande demande thermique est appliquée au réacteur, la réduction de la température du fluide de refroidissement du réacteur augmente son effet modérateur en augmentant ainsi la réactivité du réacteur La réactivité augmente pour satisfaire à la demande dans les limites de la conception du réacteur et

les limites du réglage.

Ainsi, on obtient une augmentation de la puissance fournie par le réacteur en ouvrant la vanne de laminage

17 de la turbine Cela se traduit par l'envoi d'une quan-

tité plus importante d'énergie vers la turbine 31 et ainsi une puissance de sortie plus grande fournie par le générateur 33 L'augmentation initiale de l'énergie est fournie par l'énergie accumulée dans la vapeur de la boucle secondaire 15 Toutefois cela augmente la demande en énergie thermique par le générateur de vapeur 11, ce qui se traduit par une réduction de la température de

refroidissement du réacteur L'abaissement de la tempéra-

ture du fluide de refroidissement du réacteur se traduit par une augmentation de la réactivité jusqu'au niveau nécessaire pour satisfaire à la demande Les barres de commande 19 et le système de bore 27 servent pour régler la température du réacteur à un niveau programmé Pour

améliorer la réponse du système, la température de réfé-

rence qui représente la demande de puissance est appli-

quée en avance par le vanne de laminage 17 au système de

barres de commande 21 et au système de réglage du bore 29.

Comme déjà indiqué, le système de bore réagit lentement et c'est pourquoi, il n'entraîne qu'un effet négligeable à court terme sur la température du réacteur Toutefois, le système de barres de réglage présente un effet immédiat

sur la réactivité et ainsi sur la température du réacteur.

Si l'augmentation de la demande de puissance est supé-

rieure à celle à laquelle peut satisfaire le système de barres de réglage, c'est-à-dire lorsque les barres sont extraites au maximum dans les limites prévues, ce décalage axial n'entralne pas une augmentation suffisante de la réactivité pour mettre la température du réacteur au niveau programmé, et l'augmentation de la réactivité peut être assurée par une réduction de la température du fluide de refroidissement du réacteur jusqu'à ce que le système

de bore ait eu le temps de répondre.

La vanne de laminage 17 de la turbine est réglée par le dispositif de réglage 35 correspondant de façon habituelle Les modifications souhaitées de la puissance peuvent être appliquées au dispositif de commande 35,

sur place par des entrées manuelles effectuées par l'opé-

rateur comme cela est indiqué à la figure 1 ou encore à

distance par l'intermédiaire d'un ordinateur de distribu-

tion 37 par l'intermédiaire de liaisons d'autorisation de distribution à distance 39 Les ordres de modification de puissance à distance peuvent être générés manuellement comme alternative ou encore en plus des ordres générés

par l'ordinateur de distribution Les liaisons d'autori-

sation 39 comprennent l'autorisation de l'opérateur c'est-

à-dire ce qui permet à l'opérateur de prendre la commande exclusive des variations de puissance, des interdictions de protection du système assurant que les variations de puissance ne dépassent pas les possibilités du système NSSS et d'autres signaux d'interdiction qui assurent que

les limites de l'installation ne sont pas dépassées -

Le système d'interface de distribution à distance RDIS) 7 qui est représenté fonctionnel lement à la figure

1 l prend les données NSSS-mesurées, les données d'équili-

bre de l'installation (BOP) et les limites de variation de puissance introduites par l'opérateur pour calculer les possibilités de variation rapide de puissance de l'installation Il s'agit-là de l'élément principal d'une information dynamique (c'est-à-dire en ligne) nécessaire

pour intégrer la centrale nucléaire aux algorithmes éco-

nomiques de distribution à distance pour le réseau de

distribution Les calculs RDIS sont touchés par les pos-

sibilités de variation rapide de puissance car il ne s'agit pas des éléments le plus limitatifs sur le plan

de la commande de la centrale De façon générale, on dis-

pose de variations de puissance importantes aux vitesses faibles puisque l'opérateur peut utiliser avantageusement

le système de commande de bore.

Les possibilités de variation rapide de puissance du système NSSS sont déterminées comme indiqué dans le bloc 41 de la figure 1 à partir des conditions mesurées

de l'installation et des corrélations entre les paramè-

tres physiques du coeur du réacteur Ces calculs doivent se faire à l'intérieur à la fois des limites de puissance (réactivité) et celles de la distribution axiale de la puissance Les conditions mesurées sont la puissance, le décalage axial, la position des barres et la température

du fluide-de refroidissement du réacteur.

De façon générale, l'équilibre d'une installation permet de satisfaire toute variation de puissance dans les limites comprises entre 15 % et 100 % de tous les

systèmes et composants mis en oeuvre Si l'un de ces élé-

ments est provisoirement hors service, il faut limiter les possibilités de variation de puissance du système

NSSS Tout équilibre des limites de l'installation sui-

vant les possibilités du système NSSS est déterminé comme indiqué par le bloc 43 de la figure 1 en contrôlant l'état des composants-clés et des systèmes (pompes d'eau

d'alimentation, pompes de condensat, pompes d'eau de cir-

culation, réchauffeurs d'eau d'alimentation, vannes de réchauffeur de vapeur etc) et en tenant compte de leur risque de défaillance De façon plus simple, l'opérateur peut évaluer les effets de composants hors service (en utilisant les techniques habituelles), puis introduire toute limite dans les calculs des possibilités de la

centrale.

Comme le montre le bloc 45 de la figure 1, des moyens sont également prévus pour permettre à l'opérateur d'introduire les limites relatives à l'amplitude des variations de Puissance ainsi que les limites absolues de puissance au minimum et au maximum Il est nécessaire de tenir compte de ces éléments pour toute limite provisoire de la puissance fournie par la centrale (limite PCI,

défaillance de barres, fonctionnement en boucle N-1 etc).

Ces limites se retranchent des calculs de variation de

puissance NSSS.

La possibilité de variation rapide de puissance d'un réacteur PWR, telle que calculée par le système d'interface RDIS 7 peut être utilisée par l'opérateur pour faire les changements de puissance mais cela est de préférence fourni à un ordinateur de distribution de

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réseau 37 avec les données similaires provenant d'autres centrales du réseau Le système RDIS 7 peut être prévu

à l'endroit de la centrale et les possibilités de varia-

tion de puissance sont alors transmises par des lignes de transmission ou encore ce système peut être réalisé au niveau de l'ordinateur de distribution 37, à distance, les données d'entrée de la centrale étant alors transmises

par des lignes de liaison.

L'ordinateur de répartition dispose également des coûts unitaires incrémentaux de l'unité énergétique de chaque centrale reliée au réseau Les coûts incrémentaux

de puissance interviennent très fortement dans-les déci-

sions d'attribution de distribution De façon générale, la plus grande quantité d'énergie sera fournie par les

sources les moins coûteuses Il y a toutefois de fréquen-

tes exceptions à cette règle Par exemple, les pertes de transmission ou la nécessité qu'il y a de maintenir en fonctionnement une centrale peu efficace à la charge minimale comme réserve peuvent être plus importantes que l'économie de la production de puissance par une centrale donnée Toute limité de la fourniture d'énergie d'une centrale du réseau influence généralement sur la charge

de toutes les centrales reliées au réseau Si par-exem-

ple une centrale ne peut provisoirement pas fournir une

puissance supérieure, l'ordinateur de répartition effec-

tue une ré-évaluation des coûts incrémentaux de l'unité

de puissance des pertes de transmission et autres élé-

ments économiques et il répartit le cas échéant les demandes présentes et futures de puissance entre toutes

les centrales en fonctionnement dans le réseau pour arri-

ver aux coûts minimums.

L'ordinateur de répartition 37 utilise la possibi-

lité de changement de puissance applicable à chaque cen-

trale, la demande de puissance du réseau les attributions

de puissance courantes et les données,économiques enregis-

trées pour générer des ordres sde changement de puissance qui sont appliqués au dispositif de commande 35 de la vanne de laminage de la turbine par l'intermédiaire des liaisons d'autorisation de répartition à distance 39 Un exemple d'un système de répartition économique, approprié est décrit dans le brevet U S 3 932 735 Dans le système de répartition décrit à ce brevet U S, les indications

en ligne de la possibilité de variation rapide de puis-

sance ne sont pas fournies à l'ordinateur Au lieu de cela, on utilise les restrictions présélectionnées de la fourniture de puissance Les restrictions de fourniture de puissance d'unités fonctionnant avec du combustible fossilé (ou autre) sont généralement connues par avance ou encore se déterminent facilement à partir du niveau de sortie courant et des données des caractéristiques de base Ainsi, on détermine facilement les-facteurs de telles installations dans le traitement économique d'un

réseau La même remarque n'est pas vraie pour les centra-

les nucléaires.

Le système RDIS selon l'invention fournit les possi-

bilités de variation rapide de puissance en ligne d'une centrale PWR à l'ordinateur de répartition 37 pour servir dans le schéma de répartition économique Le système RDIS

7 de la figure 1 fournit les représentations des possibi-

lités de variation de puissance rapide, suivantes 1) diminution en continu 2) diminution discontinue (échelon) 3) augmentation en continu

4) augmentation en discontinu (échelon).

Si l'on considère que la durée du cycle de l'ordi-

nateur de répartition pour une attribution de puissance

est comprise entre une et quatre minutes, que les vites-

ses de variation en continu envisagées pour les calculs de variation rapide de puissance sont celles qui affectent une variation importante de puissance dans ce cadre de

temps Une vitesse de variation en continu, rapide carac-

téristique pour une centrale PWR correspond à un change-

ment de 5 % de la puissance par minute; cette vitesse sera utilisée dans les exemples bien que cette vitesse particulière ne soit pas déterminante pour la mise en

oeuvre de la présente invention.

Les fonctions effectuées par le système RDIS sont

exécutées de la meilleure façon par un ordinateur numéri-

que tel qu'un ordinateur d'usage général dans une cen-

trale ou encore l'ordinateur du réseau de distribution.

La façon selon laquelle chacune des quatre catégories

de possibilités de variation rapide de puissance se déter-

mine, sera décrite séparément ci-après.

Diminution de puissance de 5 % par minute De façon générale, une diminution de puissance de % par minute à partir de n'importe quelle amplitude

fait partie des possibilités du système à barres de com-

mande et se trouve à l'intérieur des limites qui augmen-

tent lorsque la puissance diminue, des stratégies de réglage de la distribution de la puissance axiale courante (en général commande du décalage axial constant) La possibilité de diminution en continu (ou suivant une rampe) (P D) de l'installation si l'on tient compte de tout équilibre de l'installation ou des limites introduites par l'opérateur, on a: PDN = minimum de E(P Tu-L),APLO, limites BOPl ( 1) Dans cette relation

PTU = charge courante mesurée de la turbine (puis-

sance fournie) L = maximum de 10,15, PL Oc;

0,15 = 15 % = limite inférieure de la commande auto-

matique par l'opérateur, PLO = limite de puissance inférieure introduite par l'opérateur, APLO = limite de la variation de puissance introduite

par l'opérateur.

Diminution de la puissance de façon discontinue (échelon): Une diminution par échelon de la puissance (PSD) jusqu'à la capacité de rejet de puissance de conception

d'installation (PLR, en général 50 % ou 90 %) sont dis-

ponibles Ainsi PSD = minimum de @APLO, (PTU-PLO), PLR' limites BO ( 2) Augmentation de la puissance de 5 % par minute L'augmentation de puissance disponible pour 5 % par minute (P UP) est la somme de la puissance disponible sur les barres de commande (PR) et ainsi disponible par réduction de la température du fluide de refroidissement du réacteur (PT), diminuée de toutes les limites que l'opérateur impose au système à titre de protection ou restrictions BOP C'est pourquoi: Pu= minimum de l(PR + PT), limites du système de protection, limites introduites par l'opérateur, limites BOPl ( 3) A Puissance disponible sur les barres de réglage: La conception de principe qui se trouve derrière

la détermination de la puissance disponible sur les bar-

res de réglage est de déterminer de combien de la barre

a été extrait en restant dans les contraintes de la distri-

bution axiale de la puissance Ce degré d'extraction et les caractéristiques de valeur des barres donnent le degré

de réactivité que peuvent fournir les barres de réglage.

Le coefficient de puissance peut alors s'utiliser pour

convertir cette réactivité en une variation de puissance.

Une difficulté dans l'opération ci-dessus est que la relation entre l'extraction des barres et les limites de la distribution axiale de la puissance ne correspond pas à une seule valeur Cela dépend de la distribution

axiale du xénon dans le coeur du réacteur à ce moment.

Malheureusement, la distribution axiale du xénon ne peut

se mesurer directement Un calcul relatif à la distribu-

tior du xénon nécessiterait l'analyse du coeur du réacteur en tenant compte de l'histoire temps/puissance pendant

les deux ou trois jours précédents.

Pour remédier à cette absence de données mesurées relatives au xénon et à la difficulté du calcul, on a développé une série de corrélations permettant de déter- miner indirectement la distribution du xénon qui existe dans le coeur du réacteur et donnant une relation précise entre l'extraction des barres et la distribution axiale de la puissance L'utilisation de telles corrélations se

subdivise en trois étapes.

En premier lieu, on détermine approximativement la distribution existante du xénon ( 4 &Xe) en comparant la position mesurée des barres (R p) et le décalage axial

(A.O) avec les valeurs possibles pour différentes distri-

butions t Xe présélectionnées Cela donne la corrélation

puissance/décalage axial/position des barres/à Xe, corré-

lation qui est adaptée très étroitement aux conditions de

fonctionnement courantes.

La seconde étape consiste à régler cette corrélation de façon à l'adapter plus précisément aux paramètres de

fonctionnement courants.

Au cours de la dernière étape (troisième), on uti-

lise la corrélation réglée (en procédant par itération) pour déterminer la course de barres possible dans les limites du décalage axial Cette information est alors utilisée (comme décrit ci-dessus) pour déterminer la

puissance disponible sur les seules barres.

Le procédé pour calculer la puissance disponible sur les barres de réglage seules peut se schématiser comme suit': 1 On détermine la distribution axiale approximative du xenon.

2 On règle A O et R pour traduire étroitement la distri-

bution du xenon.

3 On calcule les limites de la distribution de puissance.

4 On calcule la puissance disponible (PR) pour la course

maximale autorisée des barres.

L'ordinogramme correspondant à ce procédé est repré-

senté par les figures 3 et 4 donnant le détail de chaque étape Les chiffres romains entourés d'un cercle dans ces

ordinogrammes logiques et autres indiquent le passage en-

tre les différentes figures 2 a, 2 b, 2 c et 2 d.

1 Détermination de la distribution axiale approximative du xdnon:

On enregistre les corrélations ou familles de cour-

bes entre la position des barres (R p), le décalage axial (A.O) et la puissance-(P) pour différentes distributions

de xénon ( Xe) et pour des états sélectionnés de combus-

tion du coeur du réacteur (de façon caractéristique le début BOL; le milieu MOL et la fin EOL de la durée de

vie du coeur du réacteur) Ces corrélations sont dispo-

nibles sous la forme d'expressions analytiques (il s'agit

en général de polynome du quatrième ordre ou d'ordre in-

férieur) ainsi que de tableaux avec des programmes d'in-

terpolation.

Comme le montre le bloc 47 de l'ordinogramme de la figure 2 a, l'état approprié de combustion du coeur du réacteur se détermine en premier lieu Puis, on choisit le groupe des familles de courbes pour différents niveaux de xénon pour l'état de combustion déterminé du coeur du réacteur, la sélection se faisant comme indiqué dans le

bloc 49 Le bloc 51 montre un tel groupe dans lequel cha-

que famille de courbes correspond à une distribution

choisie de xénon (A Xe)k pour un état de combustion déter-

miné du coeur du réacteur Puis comme indiqué dans le bloc 53 et comme représenté par le bloc 55 de la figure 2 b, on choisit la courbe correspondant à la puissance mesurée de la turbine (P TU) dans chaque famille de courbes pour chaque niveau de xénon (à Xe) représenté dans le bloc 51 En utilisant la position des barres de réglage position mesurée (R)m ainsi que les courbes liant la position des barres en fonction du décalage axial pour le niveau de puissance mesuré de la turbine comme cela est représenté dans le bloc 55, le décalage axial prévu A Oi se détermine dans le bloc-57 pour chaque niveau de xenon disponible (en général, on se satisfait de trois tels niveaux) Le bloc 59 montre graphiquement comment se fait une détermination Chacune des valeurs prévues pour le décalage axial est alors comparée au décalage axial mesuré dans le bloc 61 selon la figure 2 c pour déterminer le décalage axial prévu, le plus proche de-la valeur mesurée Ce décalage axial prévu est associé à la corrélation qui représente de la façon la plus étroite la distribution réelle du xénon dans le coeur du réacteur et est intitulé AO Le niveau correspondant de xenon est référencé âXe La famille de courbes de décalage axial en fonction de la position des barres correspondant à la distribution de xénon t Xe est choisie comme cela est indiqué dans le bloc 63 Cette famille de courbes qui

est représentée dans le bloc 65 est définie par la rela-

tion donnée ci-dessus dans le bloc 67 de la figure 2 d.

2 Réglage des données AO et Rp pour traduire fidélement p la distribution du xenon Un élément de polarisation qui est calculé dans le

bloc 69 de la figure 2 c comme différence entre le déca-

lage axial mesuré AO et le décalage axial prévisible le plus faible AO pour la position mesurée des barres est appliqué dans le bloc 71 de la figure 2 d à l'équation indiquée dans le bloc 67 Cela se traduit par le décalage de la famille des courbes représentée dans le bloc 65, verticalement de façon à aligner plus étroitement la corrélation sur la distribution réelle du xénon La famille de courbes ainsi réglée est enregistrée dans le

bloc 73.

3 Calcul des limites de distribution de puissance Les figures 3 a, 3 b et 3 c montrent l'ordinogramme

servant au calcul des limites de distribution de puissance.

Initialement, on détermine dans le bloc 75 de la figure 3 a du décalage axial le plus positif pour lequel 100 % de la puissance est autorisé Comme déjà indiqué, les limites appliquées au décalage axial indiquent que le niveau de puissance que l'on peut atteindre avec le réacteur diminue en fonction du décalage axial par rapport à une valeur souhaitée ou valeur de consigne En fait, on ne peut

atteindre la pleine puissance que dans une bande relati- vement étroite autour du décalage axial de consigne Lors-

que le décalage axial de consigne est situé près du point milieu, vertical du coeur du réacteur, sa position exacte varie en fonction de l'état de combustion du cycle du

coeur du réacteur.

La figure 4 montre graphiquement les limites appli-

quées à la puissance en fonction du décalage axial, ce dernier étant représenté en abscisses et la puissance en ordonnées Comme une augmentation de la puissance par extraction des barres vers le haut tend à engendrer un décalage axial augmentant dans le sens positif; la limite

du décalage axial positif est la plus intéressante ici.

Comme le montre la figure 4, on peut avoir une puissance

de 100 % avec un décalage axial plus positif que le déca-

lage axial de consigne jusqu'à la limite supérieure de la bande de consigne THBI Ainsi, comme cela est déterminé

dans le bloc 75 de la figure 3 a, le décalage axial maxi-

mum A Omax pour lequel la pleine puissance est autorisée, est égal à la somme du décalage axial de consigne TAO et

de la limite supérieure de la bande de consigne TBHI.

La valeur de A Omax calculée dans le bloc 75 suppose que la possibilité d'augmentation de puissance, calculée, ne permet pas d'atteindre la pleine puissance Cela n'est pas nécessairement le cas En utilisant A Omax pour la pleine puissance, on génère des résultats de préservation c'est-à- dire que le niveau de puissance supérieur, réel que l'on peut atteindre n'est pas supérieur à celui qui est calculé Cela apparaît en se reportant de nouveau à la figure 4 En supposant que cela soit déterminé, comme indiqué par le point A, les calculs qui suivent déterminent qu'une augmentation de seulement 65 % de la puissance peut s'obtenir en maintenant le décalage axial dans les limites de 100 % de la puissance, si bien qu'il O est clair qu'en extrayant encore plus les barres, la puissance augmente, atteignant par exemple le point B mais le décalage axial augmente lui aussi Cependant, cela est acceptable dans la mesure o le décalage axial reste dans les limites prescrites définies par la courbe C Le conservatisme ainsi introduit en utilisant la limite de décalage axial pour une puissance de 100 % peut se conserver dans les calculs pour satisfaire à toutes les conditions; on peut également utiliser le procédé par itération. Si l'on souhaite le calcul le plus proche de la réalité pour l'augmentation de puissance disponible, on fixe un drapeau d'itération ITFIRST égal à UN dans le

bloc 77 de la figure 3 a Ainsi, lors de la première ité-

ration, le drapeau ITFIRST sera fixé égal à UN lorsque

testé dans le bloc 79 et le calcul de la puissance dispo-

* nible sur les barres de réglage et par une réduction de la température du fluide de refroidissement, P Up, on procède de la manière indiquée ciaprès Après avoir déterminé la valeur de Pipa le drapeau ITFIRST sera égal à ZERO, si bien que lorsque le programme revient en boucle sur le bloc 79 comme indiqué par la liaison X et que ITFIRST est de nouveau interrogé, le programme se branche sur le bloc 81 dans lequel la valeur AO max est mise à Jour en-fonction de l'équation représentée qui

définit la limite du décalage axial (courbe C, figure 4).

Ainsi, le décalage axial autorisé est modifié pour tra-

duire la valeur permise du décalage axial pour le niveau

de puissance prévu.

4 Calcul de la puissance disponible (PR) pour la course maximale autorisée des barres: Lors de la première itération, la-course totale des barres Rp est déterminée dans le bloc 83 de la figure 3 a comme étant la différence entre la position mesurée des barres et la position finale des barres en supposant que l'on puisse extraire complètement les barres Au cours de la seconde itération et des itérations suivantes, on suppose d'abord que les barres sont complètement tirées comme indiqué dans le bloc 84 avant que la course totale

des barres ne soit déterminée dans le bloc 85 Comme-indi-

qué ci-après, on peut alors réduire de façon incrémentale la position finale des barres en partant de la position correspondant à l'extraction complète pour les calculs

suivants de R dans le bloc 85.

p

La variation de la position Rp des barres est con-

vertie en une variation de réactivité Ap, dans le bloc 87 de la figure 3 b en utilisant la courbe de la valeur intégrale des barres en fonction de la position des barres Le bloc 89 montre un Jeu de telles courbes pour trois états de combustion du cycle du coeur du réacteur BOL, MOL et EOL Comme montré par l'exemple utilisant la courbe correspondant à la vie moyenne, une

variation de la position des barres R produit une varia-

tion Af dans la valeur intégrale des barres mesurée

en pour mille (pcm) de variation de la réactivité.

La variation de la réactivité Af est utilisée dans le bloc 91 pour déterminer le niveau de puissance

supérieur prévisible PF que l'on peut atteindre en utili-

sant seulement l'extraction prévisible des barres Cela

se fait en utilisant un jeu de courbes de défaut de puis-

sance en fonction de la puissance de la turbine comme les courbes représentées dans le bloc 93 Connaissant le niveau de puissance courant PTU' on peut déterminer la

valeur correspondante de f en utilisant la courbe asso-

ciée à l'état de combustion approprié du cycle du coeur du réacteur par exemple MOL En additionnant Ap à cette- valeur -de ?, on peut déterminer le niveau de puissance final prévisible PF' Puis, on détermine le décalage axial prévu AOF pour

le niveau de puissance prévu PF dans le bloc 95 en uti-

lisant la position finale prévue des barres RPF et la famille réglée de courbes donnant la position des barres

en fonction du décalage axial, famille de courbes enre-

gistrée dans le bloc 73 Cet état est représenté graphi-

quement dans le bloc 97 de la figure 3 c Si le décalage axial prévu AOF est inférieur ou égal au décalage axial maximum autorisé A Omax, tel que déterminé dans le bloc 99, alors PF est le niveau de puissance final que l'on peut

atteindre en utilisant uniquement les barres et la varia-

tion de puissance qui en résulte est égale à P F diminuée du niveau de puissance courant PTU comme représenté dans le bloc 101 Cependant, si AOF dépasse A Omax, on fait une nouvelle hypothèse d'extraction des barres dans le bloc 102 en réduisant RPF de deux étapes et on fait un nouveau calcul de la puissance prévue et du décalage axial prévu en retournant au bloc 85 à la figure 3 a Il peut être

nécessaire d'effectuer plusieurs itérations pour détermi-

ner le niveau maximum de puissance que l'on peut attein-

dre sur les barres de réglage seules sans limite de dis-

tribution de la puissance axiale.

B Puissance disponible par une réduction de la tempéra-

ture du fluide de refroidissement du réacteur La puissance disponible par une réduction de la température du fluide de refroidissement du réacteur est

limitée par les contraintes imposées par l'ensemble tur-

bine/alternateur, le générateur de vapeur et les limites de réglage et de sécurité du réacteur La région de mise en oeuvre de la réduction de température, autorisée, est représentée graphiquement à la figure 5 La condition initiale pour la puissance disponible par une réduction de la température du fluide de refroidissement est la puissance prévisible que l'on peut atteindre en utilisant uniquement les barres de réglage, par exemple le point

1 selon la figure 5 L'augmentation de la puissance dis-

ponible par une chute de température est représentée par la trajectoire 2 à la figure 5 Cette-trajectoire dépend

des coefficients de modérateur et de puissance La situa-

tion transitoire se termine lorsque la trajectoire atteint l'une des limites de la région de travail par exemple le point 3 Cette intersection détermine la puissance totale

PT O T disponible sur les barres et par la chute de tempé-

rature. 1 Point de départ de la trajectoire

L'ordinogramme pour déterminer les conditions ini-

tiales de la trajectoire correspondant à une réduction de température est représenté à la figure 6 Le niveau de puissance PIC au point de départ de l'augmentation par réduction de température se calcule dans le bloc 103

comme la somme du niveau de puissance courant et de l'aug-

mentation de puissance prévisible disponible sur les barres de réglage Les conditions initiales de tempéras ture sont déterminées en calculant d'abord la température programmée du fluide de refroidissement pour le niveau initial de puissance Cette température programmée est une fonction linéaire du niveau de puissance telle qu'elle

est indiquée dans l'équation donnée dans le bloc 105.

Puis, on détermine la différence de température ATIC pour le point de départ de l'augmentation de puissance réduite, dans le bloc 107 comme minimum (valeur la plus négative) des grandeurs suivantes: la différence entre la température mesurée du fluide de refroidissement et la température programmée du fluide de refroidissement et la déviation caractéristique de température à partir de la valeur programmée au cours d'une augmentation rapide

de puissance sur les barres de i 2 églage et que l'on suppo-

se précéder l'augmentation de puissance résultant de la température Une valeur caractéristique pour cette chute prévisible de température est de 20 C L'étape finale

pour déterminer les conditions initiales de-l'augmenta-

tion de puissance par réduction de ter 2 pérature, consiste à déterminer le coefficient de température de modérateur au départ de la partie transitoire, d M se-lon le bloc mie

109 en pcm/OC en utilisant les courbes donnant le coeffi-

cient de température de modérateur en fonction de la puissance de la turbine comme représenté dans le bloc 111 pour la puissance adéquate PIC et la température mesurée du fluide de refroidissement T, pour l'état de combustion existant dans le cy'cle de fonctionnement du coeur du réacteur. 2 Trajectoire transitoire par réduction de température La détermination de la trajectoire au cours d'une augmentation de puissance par réduction de température

nécessite l'établissement d'un certain nombre de rela-

tions comme celles représentées dans le bloc 113-à la figure 7 L'équation de la trajectoire commençant au point de-départ déterminé par les calculs selon les blocs 103 et 107 de la figure 6 est la suivante

AT = a 2 + b 2 PTOT -

Dans cette relation L T est la déviation par rapport à la température programmée et PTOT est la puissance totale

comprenant la puissance courante augmentée de la puissan-

ce disponible par les barres de réglage et par la trajec-

toire correspondant à la réduction de température La constante a 2 définit l'intersection de la trajectoire avec l'axe des ordonnées et b 2 représente la pente de cette fonction Comme le montre le bloc 113, la pente b 2 est égale au coefficient de puissance du-réacteur, e p. divisé par le coefficient de température de modérateur, i Le coefficient de puissance i p est la pente de la courbe appropriée représentant le défaut de puissance en fonction de la puissance de la turbine, courbe qui est

représentée dans le bloc 93 Comme cette courbe est défi-

nie par une équation du second degré, la pente c p est

une fonction linéaire de la puissance totale PTO 1.

Le coefficient de température de modérateur est

une fonction linéaire de la puissance pour une tempéra-

ture donnée comme le montrent les courbes du bloc 111.

La variable, ci m, est la valeur moyenne du coefficient

de température de modérateur pour les conditions initia-

les (point 1, figure 5) et pour les conditions finales (point 3) Le coefficient de température de modérateur pour les conditions initiales, C MIC a été calculé dans le bloc 109 Les équations linéaires définissant les courbes représentées dans le bloc 111 sont utilisées pour calculer le coefficient de température de modérateur pour le point final ûi M Fs la grandeur a 4 représentant l'ordonnée de la courbe adéquate pour une puissance nulle

et b 4 représentant la pente.

La température finale TF (pour le point 3) est égale à la somme de la température finale programmée

TPROG, F et de la déviation de température T La tempé-

rature finale programmée TPROG, F est une fonction linéai-

re de la puissance à la température d'absence de charge, TNL, et une constante K 3 correspondant aux conditions initiales.

3 Détermination de l'augmentation de puissance disponi-

ble: Les figures 8 a et 8 b montrent le processus logique pour déterminer l'augmentation de puissance disponible selon 5 % par minute Au cours de la première étape, les limites de la trajectoire telles que définies par les frontières de la région de fonctionnement acceptable représentée à la figure 5 sont déterminées dans le bloc 115 La frontière droite 4 correspond à la caractéristi-

que de saturation de la grandeur de laminage de la tur-

bine Il s'agit d'une fonction linéaire de la déviation de température ^ 4 T, de la puissance totale PTOT et des constantes a et b La frontière inférieure 5 à la figure

5 est fixée généralement par des considérations de sécu-

rité du coeur du réacteur et/ou l'humidité de la vapeur.

En général cela correspond à une série de segments de droite qui sont une fonction linéaire de la déviation de température à T, de la puissance totale PTOT et des constantes a 1 et b 1 La frontière du coté gauche de la région de fonctionnement acceptable représentée à la figure 5 correspond à la limite inférieure de la commande automatique; toutefois, cela ne correspond pas à un

facteur dans la détermination de l'augmentation de puis-

sance par chute de température.

L'examen de la figure 5 montre que la trajectoire 2 de la puissance par réduction de température, si elle

est projetée suffisamment loin coupe à la fois les fron-

tières 4 et 5; l'une correspondant au bord de la région

de fonctionnement acceptable et l'autre à l'extérieur.

Les conditions initiales et la pente de la trajectoire déterminent celle des limites qui sera coupée en premier lieu Dans le bloc 117, chacune des équations du bloc 115 est résolue simultanément avec les 10 équations du bloc 113 pour déterminer l'intersection de la trajectoire à

température réduite et chacune des frontières 4 et 5.

Comme le montre la figure 5, cette trajectoire coupe

toujours la frontière définissant la zone de fonctionne-

ment acceptable avant de couper l'autre frontière; la plus petite valeur de PTOT obtenue dans le bloc 117 est choisie *dans le bloc 119 comme correspondant à la valeur p FINAL' Cette grandeur PFINAL représente la puissance finale que l'on peut obtenir en utilisant à la fois les

barres de réglage et par réduction de la température.

On détermine la puissance disponible pour 5 %/minute, U Pp dans le bloc 121 comme étant le minimum de: la différence entre PFINAL et le niveau de puissance courant,

PTU' la différence entre le niveau le plus élevé de puis-

sance permis P Hi tel que déterminé par l'opérateur et le

niveau de puissance courant PTU' la variation de puis-

sance la plus grande APHI permise par l'opérateur, la différence entre la puissance nominale la plus grande PNOM et le niveau de puissance courant PTU' la marge par rapport au départ de l'ébullition, la marge par kilowatt

pour le point de réglage de protection de base et l'équi-

libre des limites de l'installation.

Si cela correspondait à la première tentative de calcul de P Up comme indiqué par le signal ITFIRST égal à 01, si le test est effectué dans le bloc 123 de la figure 8 b, la valeur calculée de PUP est enregistrée sous la forme (P Up>SAVED (ce symbole représente la grandeur U Pp telle qu'elle est sauvegardée) dans le bloc 125, le drapeau ITFIRST est fixé égal à ZERO dans le bloc 127 et le programme revient au bloc 79 à la figure 3 a comme cela est indiqué par l'étiquette X Comme déjà décrit, on effectue alors le calcul du décalage axial en utilisant

le limite de décalage axial associée au niveau de puis-

sance qu'il est prévu d'atteindre pour l'augmentation de puissance P Upe La puissance disponible sur les barres seules sera déterminée en réduisant de façon incrémentale le retrait supposé des barres jusqu'à ce que le décalage

axial prévu soit à l'intérieur des limites Cette estima-

tion de la puissance est alors utilisée comme condition

initiale pour déterminer une nouvelle valeur de la puis-

sance disponible par réduction de la température, les deux calculs de puissance, ainsi revus étant additionnés et comparés aux autres limites pour donner une nouvelle estimation de P u A ce moment, lorsque le drapeau ITFIRST est testé dans le bloc 123, il sera égal à ZERO et un test est alors effectué dans le bloc 129 pour déterminer si la nouvelle valeur de PUP a convergé dans la limite prévue K de la dernière valeur calulée de Pup, c'est-à-dire (P UP)SAVED Dans la négative, la nouvelle valeur de PUP est sauvegardée dans le bloc 131 zt on effectue des Itérations supplémentaires jusqu'à ce que l'amplitude de la différence entre les valeurs successives calculées

de PUP soit égale ou inférieure à K Une valeur caracté-

ristique de K est égale à 1 % et il faut de façon carac-

téristique environ 5 à 6 itérations pour atteindre cet

état de convergence.

Si les conditions du bloc 129 sont satisfaites, on détermine dans le bloc 133 si ce calcul correspond ou non à une étape d'augmentation Dans la négative, P UP est alors la possibilité d'augmenter la puissance de 5 %

par minute.

Etape d'augmentation

Les centrales PWR selon la présente invention per-

mettent une augmentation par échelon (augmentation dis-

continue) de 10 % Toutefois, cette augmentation de puis-

sance est soumise aux mêmes limites que PUP: limites du décalage axial, limites de température, limites de la puissance maximale, limites de sécurité, limites fixées par l'opérateur et limites BOP C'est pourquoi, comme indiqué dans le bloc 135 de la figure 8 b, l'échelon

d'augmentation depuissance est déterminé comme correspon-

dant au minimum de 0,1 ( 10 %) ou P Up qui, comme indiqué, a déjà pris en compte les limites adéquates relatives à

l'augmentation de puissance.

IDENTIFICATION DES REFERENCES NUMERIQUES UTILISEES DANS

LES DESSINS:

LEGENDE REF N FIGURE

REACTEUR 9 1

BARRES DE REGLAGE 19 1

SYSTEME DE DISTRIBUTION DE PUISSANCE

ET DE REGLAGE DES BARRES 21 1

SYSTEME DE BORE 27 1

SYSTEME DES BARRES DE REGLAGE 29 1

TURBINE 31 1

ALTERNATEUR 33 1

COMMANDE DE LA VANNE DE LAMINAGE DE

LA TURBINE 35 1

ORDINATEUR DE REPARTITION 37 1

LIAISONS D'INTERCONNEXION PERMETTANT

LA REPARTITION A DISTANCE 39

POSSIBILITES DE CHANGEMENT DE PUIS-

SANCE NSSS 41 1

EQUILIBRE DES LIMITES DE LA CENTRALE 43 1

AUTRES LIMITES DE PUISSANCE 45 1

DETERMINATION DE L'ETAT DE COMBUSTION

DU COEUR DU REACTEUR (SOIT BOL, MOL,

OU EOL) 47 2 a

SELECTION DU GROUPE DE FAMILLES DE

DECALAGE AXIAL 5 A O) EN FONCTION DE LA

POSITION DES BARRES (Rp) ET PUISSANCE

COURBES DE NIVEAU (P 1) POUR DIFFERENTES

DISTRIBUTIONS ( 4 Xe)k DE XENON POUR

L'ETAT DE COMBUSTION DU COEUR DU REACTEUR

AINSI DETERMINE 49 2 a

PARMI LA FAMILLE DES COURBES A O EN

FONCTION DE R POUR CHAQUE ( Xe)i (i=l, 2, k) CHOIX DE CELLES QUI CORRESPOND

A LA PUISSANCE MESUREE PTU DE LA TUR-

BINE 53 2 a

POUR LA POSITION MESUREE DES BARRES

(Rp)m, UTILISATION DES COURBES A O EN

FONCTION DE Rp POUR DETERMINER LE DECA-

LAGE AXIAL PREVISIBLE A O POUR CHAQUE

z %O C> 1 N. CY% Ci Ln CY W m m ci sî Li- z Il L'Li (n CD (n W W (n >_I J F-1 I_ M W M CY F 4 W cn LLI u z W M W Li- W = Lài l- u) F-1 W = m v F4 F_ (n u S-1

IM-4 V)

là to F-1 W I_ LM z

W V)

mi wi

F-1 -J

m N rli 0 C) lu 10 r 4 rj N rli N m r, o\ 1-1 m Nq \ O \D r r, ru (U ru m m M Lr% r O % r I 1 r_ r tr% "i 1 k P cn W X

F-1 O 4-)

M -J ><

W W

u -J < -J I_ il O W < < = CL < z -J < z LU < u F-1 LU x O C> cf) z 0 < W m W LU 'n t

00 O CD)__I -J

W W ce F < m W:D <

M < F-1 <

0 m = ci M W =W (n m lm W D W W i i f < mm= W W -J W = tn -J C-)

-J O F-1 F_î O -W

-J 4-1 O = X O O

I_ < O

F-4 < LL =<

< (n j 'q < LM 0 W CL z 1 W=o < 1 a O -J -à -J a W, CL F-1 W < z ci nt 1 to W F-i O LU < a x CL W 4 O Cn M. < V) W F-i I-1 cz x W J il ≤ F-i W = O W < CZ CD ci RX a -J -J m

=<O 4 CL 00

ci -J u < < < O_ CL LU Cit LU F l

< O O

m W V) O LU < CL il O (n cf) (n) W_

W t W z O-

-J m W W

CL =

< W V < m F_ O

1-_ -J LU >

(n -J go

W < W CL

V) -J x E

(=Cc a-

= M W ci CL oom L= Ci # CY (n W W

< cz I__ I -

-J z F_î W < < cn W -J cn CL S.i CL x LL -J O-W il I_ M < m F-4 L)CIV)w CL _iz =w

b- < W z I_.

O u CL LU W< W F_ W -J z = < -J z =<W

LU Z W E

W L&J I= -

= m = CL < W < cc:

M M -

W W U) -J V) Cà i Là.j CL W z -J m LZ < LL cn O v') OL Lii ui L) W cn M

= -J F-1

cy(n≤ Il

< W F_ CL

m _ 1 O CL z S-1 1 < Cr (n "

0 = W

0 F O <

O X Ct

W CLWM= a.

-J:D a:D oz < Ln LU ci O sq = 1 < W Li LU LU -à (z < W<- cc: I-4 < M W CIO

-J < <

< il x CJ L Li Lii tn 0 -J F l LU Cr M W C> M =

LU W O U W

CI -J W -J

W M LàJ = O

F-4 lm F-4 Cr Z F-i EV) M O < F-i Lài CL c>

-J O -J W

< F-4 < M

> LZ < -CL

LU x < < M -J F-1 F-i

W x l'-

lm < L&J z +

L&J W M

< cc < F-1 -J m < O u LL W

CD LA X

W F_ < ci

0 CL Z

12 F-i O LLJ F cel -J Cr_, < W W www

W W -J >

= 1 W

z W = -J ui lm O W :D W

CL -I

= il O Cr V) W cz wi H M Li- LU 1 = 1 i CL LU 1 -J cn m

-4 F-1

LL

I_ F__

< F l f LU z -J O f.-I < 1- W m cc W F__ 1

I_ F-4

LLI - m ci c (n a W

M.C*

Cr. :D +qo W- LU O M. O W 114 -J -J -, F.i P-1 = a CL

Li.< -O.

<ZW -J O- -J 4- W W non il

*W CL -

a CL O -J c ci W.:D 1 = O

CD LA

1.4 M-4

N u 1 % a LM N M m %O CD t'- O% CU Ln tu W m m u S-4 Ld- Ln z lm (n LU LU (n 1-i -J é-f W F-4 l= LU m z (n LU ci z W 1 = LU Li- LU cz (n LLI O a b4 f çi F-4 LL. S-l z W (Mi I-q m Q ri O m m m rn LM a% '-i NI

0 % 9 % O O

I.-I 1-4

Lii W U) O O w uz 9) to LL Z W LU z O W < M W < S-1 Lii Lii 1 cz to I ci Z: = tn Li J < Q < F-1 = ou= Q= 1-4 F CL < O = O 4-4 ci M Z et m < ci m CL Li ci CL W -J W x W O F CD M LL lm LU O 1 % W m

O:D CL M LU LU

ci lm ci a

LU W = F-1

< -J Cr Cr_ W 1 16 1 > w WO L&J LU = x ct cn =

> W CL I W m CD LL.

1-4 = < Ln < U) < z W l= cn = S-f <:D 1 LU 1 i UCL =-JO mm CL a Lii

Q<W = 10-1 LU M CL = W

O lm W O = X = W fz z W M i = ci L Li Z oc= I Li z < F-1 O a < W < F W Fq -J Cr gr -J il W u <mi + m z m

I ci LU LU 1 1 1 -

=t-= azima F=n W W = a CL W il V) z m é-I W -à W = W 1-i z quo cc il = O z ci D m W m CL ci)-i W O Z 1 f > < = C) -J m > W Z O O m < -q < -J O CL O = =

-J < CL CL U U M f (J Là -

\ O z L 6 W r- go < Z <

54 LLJ

-J çi M LàJ F-i Z -J f 1 < O M to V) < z k-1 to LLJ =)

< O M CL

z IML z (n LU F- ci m ct

LU Z O < -J

I < <

(n = to a

S-1 F W 1

M LU -J

CW=W W an≤ LU ICI W LL I-i -J W LU m M LU O m W Z t-I lm = m

Cm LU F I -

S'i >-q CL W LU < = W lm CD W LU U F-q cz ci -J CL (n <:D z

M = O <

< O to -J v UI) LU W O LU LU Z Li.i Z cz LU :D > (n O W W I.J J F-1 j= 0 LL. LLI z Ci W

1 I-4 LU

0 O LI cc:D

LU LL <

> W < m W L Li

1 J F-

1 W W 1

= W < O M

W F-î =

-il Si ci z W W M

= LM O

W LLI

LL. F-f < CZ 0 < W CL t-4 O W W,4 lm W ci lm Z -J < ci m 1 (n b-i ci z cn -J) f S-4 < O m Ci CL CL -1 -J W Lii W W < Cr -J F < (O ci F-4 lm W CZ z V) LU W m Cr z a W ci W. Cr LU < rm lm CID r, W (n u

W LU O

-J lm -J ri CD W z a LLJ sq -J W - -J S-1 (n -J tn = <

IZ F LU

LU:D ci CL CD z = LU< LU O (f) (n M F-1 IL z LU E CL F-l LL. là z 6 W L&J 0 - < W m z 0 LU < z x = ci

F-1 LU M

< LU LU l F = W M W M I a LU -J CD ci oz CL

CL LU N

Cr Cr x E z -J Il 0 O m

F-4 LU LL.

(n CL m (n L Li W

0 W -J

m m LU < to m LL. < i LL. -J

S-4 -J

x < 1 z LLI < ci cn < S-4 -à -J < S-l ci F W m O M LU tz LL. z CL Fi 1 1 W Z LL.

S-1 CL

W m I m LLJ O O CL LLI lm z < W a -J < Co <

< F-4 LLJ

-J O W -J < LU W cn Lài LU Ui f. = M z m W Lii CL IX

LLI LU

LU -j O a L Li <

F-4 >

< LLI Cn m 1 > U)

0 = 00

u CL rj Q. I.-I -t LU I- F-4 m V) S'A (n cn W O to LU -J 1-4

UN O

-4 rj 0 u 1 % rf', re%

IDENTIFICATION DES RFEERENCES NUMERIQUES UTILISEES DANS

LES DESSINS: (SUITE)

LEGENDE REF N FIGURE

PAR REDUCTION DE TEMPERATURE.

UTILISER LA COURBE "COEFFICIENT

TEMPERATURE MODERATEUR/PUISSANCE DE

LA TURBINE" A LA PUISSANCE ADEQUATE

(Pic) ET A LA TEMPERATURE MESUREE DU

FLUIDE DE REFROIDISSEMENT (T).

MIC = f(T, PIC) o 9 6

DEFINIR LES LIMITES DE L'AUGMENTATION

DE LA PUISSANCE PAR REDUCTION DE LA

TEMPERATURE: A T = a + b PTOT AT = a 1 + b 1 PTOT 115 8 a

RESOUDRE EN PTOT EN UTILISANT LES

EQUATIONS DU BLOC 113 ET CHACUNE

DES EQUATIONS DU BLOC 115 11-7 8 a

CHOIX DE LA PLUS PETITE VALEUR DE

PTOT COMME PFINAL 119 8 a DETERMINATION DE l'AUGMENTATION DE

PUISSANCE DISPONIBLE POUR 5 % MIN.

(Pu) P UP = (PFINAL PTU)'

(PHI PTU)',PNI' (PNOM PTU)'

MARGE A DNB, MARGE A kw/ft POINT DE REGLAGE DE PROTECTION LIMITES BOP 121 8 a ITFIRST = 1 ? 123 8 b

SAUVEGARDE DE PUP CALCULE

I.E (Pup) SAUVEGARDE = PUP 125 8 b METTRE ITFIRST = O 127 8 b IS I PUP (P Up) SAUVEGARDEI C k (POUR k CONSTANT) 129 8 b

SAUVEGARDE DE LA NOUVELLE VALEUR PUP

I.E (P Up) SAUVEGARDE = PUP 131 8 b

LE CALCUL CONCERNE-T-IL UNE AUGMENTA-

TION EN BLOC DE LA PUISSANCE DE 10 % ? 133 8 b Ps U = MINIMUM (O I, P Up) 135 8 b

Claims (4)

R E V E N D I C A T I O N S ) Procédé pour régler une centrale électrique à combustible nucléaire comprenant un réacteur nucléaire avec des barres de réglage qui peuvent être placées sélectivement dans le coeur du réacteur pour régler la réactivité du réacteur et un fluide de refroidissement du réacteur qui sert de fluide caloporteur entre le coeur du réacteur et l'appareil fournissant la puissance élec- trique, celui-ci étant formé d'un ensemble turbine/alter- nateur, au cours des variations de puissance qui s'éta- blissent au cours du temps, et le niveau-de xénon dans le réacteur ne se modifiant pas de façon notable, procédé selon lequel on mesure le niveau de puissance courant du réacteur et le décalage axial, on mesure la position courante des barres de réglage, on mesure la température du fluide de refroidissement du réacteur, on détermine la quantité supplémentaire dont on peut augmenter le niveau de puissance par changement de la température du fluide de refroidissement du réacteur au cours de cette période de temps, procédé caractérisé en ce qu'on déter- mine en ligne et en temps réel à partir du niveau de puis- sance, du décalage axial et de la position des barres, correspondant aux valeurs mesurées, la quantité maximum dont on peut augmenter la puissance par rapport au niveau de puissance courant dans cette période de temps en re- positionnant les barres de réglage, on sélectionne et on effectue une variation de puissance pour la centrale consistant à augmenter la puissance jusqu'à une augmenta- tion totale prévisible de puissance, égale à l'augmenta- tion totale de la puissance par le repositionnement des barres de réglage et par une variation de la température du fluide de refroidissement du réacteur et on fait fonc- tionner la centrale pour modifier le niveau de puissance par rapport au niveau de puissance courant d'une varia- tion de puissance choisie. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération consistant à déterminer la possi- bilité d'augmenter la puissance par le repositionnement des barres de réglage consiste à former une représenta- tion des caractéristiques de réponse du décalage axial courant de-la centrale en fonction du niveau de puissance courant et de la position des barres à partir des valeurs mesurées, courantes de la position des barres, du déca- lage axial et du niveau de puissance, à sélectionner une limite du décalage axial, à sélectionner une extraction prédéterminée des barres de réglage, à déterminer l'aug- mentation de puissance prévisible disponible par l'extrait présélectionné des barres de réglage, à déterminer à par- tir de la caractéristique de réponse du décalage axial, le décalage axial prévisible qui peut s'obtenir par l'ex- traction présélectionnée des barres de réglage et de l'augmentation de puissance prévisible et à comparer le décalage axial prévisible à la limite de décalage axial choisie et lorsque le décalage axial prévisible est infé- rieur ou égal à la limite de décalage axial choisie, on utilise l'augmentation prévisible de puissance comme valeur dont on peut augmenter la puissance en reposition- nant les barres de réglage et si le décalage axial prévi- sible dépasse la limite de décalage axial choisie, on sélectionne une extraction présélectionnée, plus faible des barres de réglage et on répète les opérations consis- tant à déterminer l'augmentation de puissance prévisible disponible etc jusqu'à l'opération de comparaison. ) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que l'opération consis- tant à déterminer la caractéristique de réponse de déca- lage axial courant de la centrale consiste à enregistrer un ensemble de familles de courbes, chacune représentant la caractéristique de réponse de décalage axial de la centrale en fonction de la position des barres de réglage et du niveau de puissance pour une distribution choisie du xéenon dans le réacteur, on choisit la famille des courbes qui représente de la façon la plus proche la rela- tion entre les valeurs mesurées courantes de la position des barres du décalage axial et du niveau de puissance de la centrale et lorsque l'opération de détermination à partir de la caractéristique de réponse de décalage axial pour le décalage axial prévisible consiste à choisir à partir de la famille de courbes sélectionnée, celle qui correspond au niveau de puissance augmenté et à déterminer à partir de la courbe choisie et de la position de la barre de commande choisie, le décalage axial prévisible. ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'opération de sélection de la famille de cour- bes qui représente de la façon la plus proche la relation entre les valeurs mesurées correspondant à la position des barres, au décalage axial et au niveau de puissance consiste à choisir dans chaque famille de courbes celle qui correspond au niveau de puissance courant, à déterminer à partir de chaque courbe choisie, une valeur prévisible du décalage axial pour la valeur mesurée de la position des barres de réglage et à choisir comme famille choisie de courbes celle des familles associées à la courbe de puissance choisie qui réduit au minimum la différence entre la décalage axial prévisible et le décalage axial mesure. ) Procéd é selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on règle la famille choisie de courbes en appli- quant une polarisation aux valeurs de décalage axial correspondant à ces courbes, la différence entre le déca- lage axial mesuré et le décalage axial prévisible étant déterminée à partir de la courbe choisie pour la famille de courbes sélectionnée. ) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 3, 4 et 5, caractérisé en ce que l'opération consis- tant à enregistrer les familles de courbes consiste à enregistrer un ensemble de groupes de familles de courbes, les familles de courbes de chaque groupe étant associées àaun état de combustion chc 5 isit du Cycle du coeur du réacteur et l'opération de sélection de la famille des courbes qui représente de la façon la plus proche la relation entre les valeurs courantes mesurées correspon- dant à la position des barres, au décalage axial et au niveau de puissance de la centrale consiste en une pre- mière opération de sélection du groupe de familles de courbes associées à l'état de combustion courant d'un cycle du coeur du réacteur. ) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 6 selon lequel l'opération consistant à déter- miner la quantité selon laquelle on peut augmenter le niveau de puissance par une variation de la température du fluide de refroidissement du réacteur est caractérisée en ce qu'on modifie la limite de décalage axial choisie jusqu'au décalage axial maximum autorisé pour le niveau de puissance total prévisible, et qui est la somme du niveau de puissance courant et de l'augmentation totale de la puissance disponible par les barres de réglage et par une chute de la température du fluide de refroidisse- ment du réacteur et on répète toutes les opérations à partir de la seconde selon la seconde revendication. ) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on modifie la limite de décalage axial sélection- née en fonction de la relation suivante A M = TAO + TBHI A O M Pl+ Pu dans laquelle TAO: décalage axial de consigne TBHI: déviation positive autorisée à partir de TAO pour la pleine puissance TTU niveau de puissance courant PUP: augmentation totale prévisible de la puissance disponible à l'aide des barres de réglage et par une chute de la température du fluide de refroi- dissement du réacteur. ) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 8, caractérisé en ce que l'opération consistant à déterminer l'augmentation de puissance prévisible con- siste à déterminer 4 Rp (variation de la position des barres) comme différence entre la position choisie des barres et la position mesurée des barres, à convertir A R en une variation de réactivité A e et à déterminer l'augmentation du niveau de puissance en fonction de la variation de réactivité A? 100) Procédé selon la revendication 9 dans lequel l'opération de conversion de la variation de la position des barres R en une variation de réactivité Af est caractérisée en ce qu'elle comprend l'opération d'enre- gistrement d'une courbe de la valeur des barres intégra- les représentant la relation entre la position des barres et le pourcentage de variation de la réactivité engen- drée par une variation de la position des barres par rapport à un état de combustion courant du cycle du coeur du réacteur et à déterminer a partir de la courbe de valeur des barres intégrales, le pourcentage de varia- tion de la réactivité à effectuer en modifiant la posi- tion des barres AÀR p ) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'opération consistant à déterminer l'augmenta- tion du niveau de puissance en fonction de la variation de réactivité A? consiste à enregistrer une courbe de défaut de puissance représentant la relation entre la puissance fournie et la variation en pourcentage de la réactivité pour un état de combustion courant du cycle du coeur du réacteur et à déterminer à partir de la courbe de défaut de puissance, l'augmentation du niveau de puis- sance à effectuer à partir de la variation de réactivité- ) Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'opération consistant à enregistrer les cour- bes de la valeur des barres intégrales et les courbes de défaut de puissance consiste à enregistrer un ensemble de chacune des courbes pour chaque état de combustion choisi du cycle du coeur du réacteur et les opérations consistant à déterminer la variation de réactivité Ap et l'aug- mentation du niveau de puissance comprennent comme pre- mière opération la sélection de la courbe appropriée associée à l'état de combustion courant du cycle du coeur du réacteur.

130 > Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 12, caractérisé en ce que l'opération de déter-

mination de la grandeur de l'augmentation du niveau de

puissance comme résultant de la variation de la tempéra-

ture du fluide de refroidissement du réacteur consiste

à générer une fonction définissant la variation de puis-

sance en fonction de la température du fluide de refroi-

dissement du réacteur, à choisir les limites de cette température liée à la fonction de variation de puissance, à déterminer la valeur maximale de cette température liée à la fonction de variation de puissance telle que permise

par ces limites et à régler le niveau de puissance dis-

ponible comme résultant de la variation de la température du fluide de refroidissement du réacteur, variation égale

à la valeur maximale.

140) Procédé selon la revendication 13, caractérisé

en ce que les limites comprennent les limites de satura-

tion de la grandeur de laminage de la turbine et au moins l'une des limites de sécurité du coeur du réacteur ainsi

que les limites de la vapeur humide.

15 ) Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 13 ou 14, caractérisé en ce que l'opération de génération d'une fonction définissant la variation de la puissance en fonction de la température du fluide de refroidissement du réacteur consiste à choisir comme état initial de cette fonction, une déviation choisie à partir d'une grandeur programmée pour la température du fluide de refroidissement et la somme du niveau de puissance courant et l'augmentation de puissance disponible par le

mouvement des barres.

160) Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la déviation de la température initiale par rapport à la température programmée est choisie plus

négative que la différence entre la température program-

mée et la température mesurée du fluide de refroidisse-

ment du réacteur ainsi qu'une déviation présélectionnée

caractéristique de la température du fluide de refroidis-

sement du réacteur à partir de la température programmée au cours d'une augmentation rapide de la puissance sur

les barres de réglage.

170) Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la déviation présélectionnée caractéristique

de la température du fluide de refroidissement du réac-

teur par rapport à la température programmée est de l'ordre de -20 C.

180) Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 16 ou 17, caractérisé en ce que la fonction définis-

sant la variation de puissance par rapport à la tempéra-

ture du fluide de refroidissement du réacteur présente une pente égale au coefficient de puissance du réacteur

divisé par le coefficient moyen de température du modéra-

teur du réacteur.

) Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 15, 16, 17, caractérisé en ce que les limites choisies sont définies en fonction de la température du fluide de refroidissement du réacteur et du niveau de puissance et les fonctions sont résolues simultanément avec la fonction définissant la variation de puissance par rapport à la température du fluide de refroidissement du réacteur pour déterminer la variation maximale de puissance autorisée par ces limites. ) Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que la pente de la fonction définissant la variation de puissance par rapport à la température du fluide de refroidissement du réacteur est égale au coefficient de puissance du réacteur divisé par la moyenne du coefficient de température du modérateur pour les conditions initiales

et pour le niveau de puissance maximum.

210) Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 13 à 20, caractérisé en ce que les limites choisies sont définies par les équations suivantes T =a + b PTOT et &T l + bl PTOT équations dans lesquelles PTOT est la puissance totale

englobant la variation résultant de la chute de la tem-

pérature du fluide de refroidissement du réacteur et a,

b, a 1, b 1 sont des constantes.

220) Procédé selon la revendication 21, caractérisé

en ce que la fonction qui définit la variation de puis-

sance par rapport à la température du fluide de refroi-

dissement du réacteur est définie par l'équation suivante T t a 2 + b 2 PTOT relation dans laquelle b 2 = ip (coefficient de puissance) 2 (coefficient de température du modérateur) eta- et a 2 =T TIC b 2 PI Ce avec PIC: niveau de puissance après la variation de la le puissance par suite du mouvement des barres AT: déviation de la température par rapport à la

grandeur programmée après la variation de puis-

sance par suite du mouvement des barres.

23 ) Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que le coefficient de puissance, est défini par l'équation suivante: p = K 1 + K 2 PTT

dans laquelle K 1 et K 2 sont des constantes.

24 ) Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que le coefficient de modérateur ck m est défini par la relation suivante: Cm d mic + d mf m 2 et * dÉmic = a 3 + b 3 PIC a 3 = f(T, Pi C) b 3 f(T, Pi C) âmf = a 4 + b 4 PTOT a 4 f(TF' PTOT) b 4 f(TF' PTOT)

TF A T + TPROG, F

T p T Ro G, F Tp ROG, F = TNL + K 3 PTOT avec:

T = température mesurée du fluide de refroi-

dissement TF = température du fluide de refroidissement du réacteur pour PTOT T température du fluide de refroidissement en NL l'absence de charge

K 3 constante -

et les équations ci-dessus ainsi que celles des revendi-

cations 22 et 23 sont résolues simultanément par chacune des équations de la revendication 21 pour déterminer la valeur de PTOT a l'intersection de chacune des fonctions limites et de la fonction définissant la variation de

puissance par rapport à la température du fluide de re-

froidissement du réacteur et à choisir la valeur la plus

faible de PT O T comme puissance totale disponible.