FR2751116A1 - Eliminating hydrogen from fluid inside containment of nuclear reactor - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un procédé et un dispositif d'élimination d'hydrogène contenu dans un fluide présent dans l'enceinte de sécurité d'un réacteur nucléaire, après un accident. The invention relates to a method and a device for removing hydrogen contained in a fluid present in the safety enclosure of a nuclear reactor, after an accident.
On connaît des réacteurs nucléaires qui sont refroidis par de l'eau et qui comportent une enceinte de sécurité ou enceinte de confinement destinée en particulier à assurer le confinement de fluides radio-actifs ou dangereux produits par le réacteur nucléaire, dans le cas d'un accident grave conduisant à une fusion plus ou moins importante du coeur, de manière à éviter que ce fluide radio-actif ne s'échappe dans l'atmosphère. Nuclear reactors are known which are cooled by water and which comprise a safety enclosure or containment enclosure intended in particular to ensure the confinement of radioactive or dangerous fluids produced by the nuclear reactor, in the case of a serious accident leading to a more or less significant fusion of the heart, so as to prevent this radioactive fluid from escaping into the atmosphere.
Dans le cas d'avaries importantes apparaissant sur le circuit de refroidissement du réacteur, par exemple dans le cas de l'ouverture d'une brèche sur une tuyauterie du circuit de refroidissement ou dans le cas d'une rupture totale d'une tuyauterie, le circuit de refroidissement peut être totalement vidangé, de sorte que le refroidissement du coeur n' est plus assuré. Dans ce cas, il peut se produire une fusion plus ou moins importante des éléments combustibles constituant le coeur. In the case of significant damage occurring on the reactor cooling circuit, for example in the case of the opening of a breach in a pipe of the cooling circuit or in the case of a total rupture of a pipe, the cooling circuit can be completely drained, so that the cooling of the core is no longer ensured. In this case, a more or less significant melting of the fuel elements constituting the core can occur.
Les éléments de combustible du coeur des réacteurs nucléaires comportent très souvent des gaines en un métal réactif tel qu'un alliage de zirconium qui donne naissance à une réaction chimique produisant de l'hydrogène, lorsqu'il est porté à une haute température et qu'il vient en contact avec de la vapeur d'eau. Ces conditions se produisent en particulier dans le cas où le refroidissement du coeur n' est plus assuré de manière suffisante, ce qui conduit à une fusion des éléments de combustible. The fuel elements of the core of nuclear reactors very often comprise sheaths in a reactive metal such as a zirconium alloy which gives rise to a chemical reaction producing hydrogen, when it is brought to a high temperature and when it comes into contact with water vapor. These conditions occur in particular in the case where the cooling of the core is no longer sufficiently ensured, which leads to a melting of the fuel elements.
L'hydrogène formé au contact des éléments de combustible du coeur se répand alors dans l'enceinte de confinement du réacteur et, lorsque la concentration de l'hydrogène atteint un certain seuil, il existe un risque d'explosion qui est tout d'abord du type déflagration puis du type détonation. The hydrogen formed in contact with the fuel elements of the core then spreads in the containment of the reactor and, when the hydrogen concentration reaches a certain threshold, there is a risk of explosion which is first of all of the deflagration type then of the detonation type.
Bien entendu, une explosion due à l'hydrogène présent dans les fluides contenus dans l'enceinte du réacteur nucléaire peut être extrêmement préjudiciable à l'intégrité de l'enceinte de confinement. Of course, an explosion due to the hydrogen present in the fluids contained in the enclosure of the nuclear reactor can be extremely detrimental to the integrity of the confinement enclosure.
Des fissures traversant la paroi de l'enceinte de confinement sont susceptibles de se former, de sorte que les gaz contenus dans l'enceinte de sécurité qui contiennent des produits radio-actifs peuvent s'échapper dans l'atmosphère. Cracks crossing the wall of the containment are likely to form, so that the gases contained in the safety enclosure which contain radioactive products can escape into the atmosphere.
Dans le cas d'un accident grave dû à un défaut de refroidissement du réacteur, les conditions de déflagration par dégagement d'hydrogène dans l'enceinte de confinement sont généralement atteintes quelques heures après l'apparition du défaut de fonctionnement qui est à l'origine de l'accident sur le réacteur nucléaire. In the event of a serious accident due to a fault in the cooling of the reactor, the conditions of deflagration by release of hydrogen in the confinement enclosure are generally reached a few hours after the appearance of the operating fault which is at origin of the accident on the nuclear reactor.
On dispose donc d'un délai de quelques heures pour mettre en fonctionnement un dispositif d'élimination d'hydrogène présent dans les gaz à l'intérieur de l'enceinte de sécurité, après un accident sur le réacteur nucléaire. There is therefore a period of a few hours to put into operation a device for removing hydrogen present in the gases inside the safety enclosure, after an accident on the nuclear reactor.
On a proposé différentes solutions pour éviter un risque d'explosion d'un mélange gazeux hydrogène-oxygène à l'intérieur de l'enceinte de confinement d'un réacteur nucléaire à la suite d'un accident se traduisant par une accumulation dans l'enceinte de sécurité, d'hydrogène provenant d'une réaction de l'eau ou de la vapeur d'eau sur un matériau tel qu'un alliage de zirconium utilisé pour la fabrication des éléments de combustible du coeur du réacteur nucléaire. Various solutions have been proposed to avoid the risk of an explosion of a hydrogen-oxygen gas mixture inside the confinement enclosure of a nuclear reactor following an accident resulting in an accumulation in the safety enclosure, of hydrogen coming from a reaction of water or water vapor on a material such as a zirconium alloy used for the manufacture of the fuel elements of the nuclear reactor core.
On a par exemple proposé de provoquer une inflammation de l'hydrogène et de l'oxygène, lorsque la quantité d'hydrogène présente dans l'atmosphère de l'enceinte de confinement est encore peu importante, de sorte qu'on est encore éloigné des conditions dans lesquelles peut se produire une explosion. On a proposé par exemple d'utiliser, pour réaliser l'allumage localisé du mélange d'hydrogène et d'oxygène, des moyens tels que des barres chauffées électriquement produisant des étincelles électriques ou encore des matériaux catalyseurs. It has for example been proposed to cause ignition of hydrogen and oxygen, when the quantity of hydrogen present in the atmosphere of the confinement enclosure is still small, so that one is still far from conditions under which an explosion may occur. It has been proposed, for example, to use, to achieve localized ignition of the hydrogen and oxygen mixture, means such as electrically heated bars producing electrical sparks or else catalyst materials.
On a également proposé de diluer l'hydrogène contenu dans les gaz à l'intérieur de l'enceinte de confinement par dégagement dans l'enceinte d'une quantité importante de gaz inerte. Le dégagement de gaz inerte est obtenu par ouverture d'un réservoir ou par une réaction chimique provoquée lorsqu'un certain niveau de température est atteint à l'intérieur de l'enceinte de confinement du réacteur nucléaire. It has also been proposed to dilute the hydrogen contained in the gases inside the confinement enclosure by release in the enclosure of a large quantity of inert gas. The release of inert gas is obtained by opening a tank or by a chemical reaction caused when a certain temperature level is reached inside the confinement of the nuclear reactor.
On a également proposé de réaliser un balayage de l'enceinte de confinement par apport de gaz inerte en continu et une extraction du fluide contenu dans l'enceinte de confinement. Dans ce cas, il est nécessaire de traiter de très grandes quantités de fluide, en particulier pour éliminer les produits radio-actifs contenus dans les fluides extraits de l'enceinte de confinement. It has also been proposed to carry out a sweep of the confinement enclosure by continuously supplying inert gas and an extraction of the fluid contained in the confinement enclosure. In this case, it is necessary to treat very large quantities of fluid, in particular to eliminate the radioactive products contained in the fluids extracted from the confinement enclosure.
De manière générale, les procédés connus nécessitent le traitement de grandes quantités de fluides pour éviter de polluer l'environnement du réacteur nucléaire. In general, the known methods require the treatment of large quantities of fluids to avoid polluting the environment of the nuclear reactor.
Le but de l'invention est donc de proposer un procédé d'élimination d'hydrogène contenu dans un fluide présent dans l'enceinte de confinement d'un réacteur nucléaire, après un accident, ce procédé permettant d'éliminer de manière efficace l'hydrogène contenu dans les fluides à l'intérieur de l'enceinte de confinement et de limiter la teneur en hydrogène de ces fluides à une valeur telle qu'il n'y ait pas de risque d'explosion dans l'enceinte, après l'accident. The object of the invention is therefore to propose a process for removing hydrogen contained in a fluid present in the confinement enclosure of a nuclear reactor, after an accident, this process making it possible to effectively remove the hydrogen contained in the fluids inside the containment and to limit the hydrogen content of these fluids to a value such that there is no risk of explosion in the enclosure, after accident.
Dans ce but, on extrait un courant de fluide de l'enceinte de confinement, on fait passer le courant de fluide au contact d'une première face d'au moins une membrane d'ultrafiltration dont le seuil de filtration est voisin de 0,01 pm, on recueille du côté d'une seconde face de la membrane de filtration, un filtrat gazeux contenant une partie prépondérante de l'hydrogène contenu dans le courant de fluide, on élimine au moins la partie du filtrat constituée par de l'hydrogène et on renvoie dans l'enceinte de confinement un fluide épuré renfermant une proportion d'hydrogène sensiblement inférieure à la proportion d'hydrogène dans le fluide extrait de l'en- ceinte. For this purpose, a stream of fluid is extracted from the confinement enclosure, the stream of fluid is passed in contact with a first face of at least one ultrafiltration membrane whose filtration threshold is close to 0, 01 pm, a gaseous filtrate containing a preponderant part of the hydrogen contained in the fluid stream is collected on the side of a second face of the filtration membrane, at least the part of the filtrate consisting of hydrogen is eliminated and a purified fluid containing a proportion of hydrogen substantially lower than the proportion of hydrogen in the fluid extracted from the enclosure is returned to the confinement enclosure.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un mode de réalisation du procédé d'élimination d'hydrogène suivant l'invention et d'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. In order to clearly understand the invention, a description will now be given, by way of nonlimiting example, with reference to the attached figures, of an embodiment of the process for removing hydrogen according to the invention and of a device for implementing this method.
La figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'une installation permettant de réaliser l'élimination d'hydrogène contenu dans les fluides présents dans une enceinte de confinement d'un réacteur nucléaire après un accident. FIG. 1 is a diagrammatic overview of an installation making it possible to carry out the elimination of hydrogen contained in the fluids present in a confinement enclosure of a nuclear reactor after an accident.
La figure 2 est une vue en coupe par un plan vertical d'un dispositif de filtration de l'installation représentée sur la figure 1. FIG. 2 is a sectional view through a vertical plane of a filtration device of the installation shown in FIG. 1.
Sur la figure 1, on a représenté de manière schématique une partie de l'enceinte de confinement 1 d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. L'enceinte de confinement 1 est une enceinte en béton de très grandes dimensions dans laquelle sont disposés la cuve et les générateurs de vapeur du réacteur nucléaire, les canalisations du circuit primaire qui sont reliées à la cuve et aux générateurs de vapeur, les pompes primaires ainsi que le pressuriseur du circuit primaire. In FIG. 1, a part of the confinement enclosure 1 of a pressurized water nuclear reactor is shown schematically. The confinement enclosure 1 is a very large concrete enclosure in which the vessel and the steam generators of the nuclear reactor are disposed, the primary circuit pipes which are connected to the vessel and to the steam generators, the primary pumps. as well as the primary circuit pressurizer.
Dans le cas d'un fonctionnement normal du réacteur nucléaire, l'eau sous pression circulant dans le circuit primaire assure le prélèvement de la chaleur dégagée par le coeur et le refroidissement des éléments de combustible du coeur. In the case of normal operation of the nuclear reactor, the pressurized water circulating in the primary circuit ensures the removal of the heat released by the core and the cooling of the fuel elements of the core.
Dans le cas d'un accident tel que l'ouverture d'une brèche ou la rupture d'une canalisation primaire, l'eau sous pression de refroidissement s'écoule par la brèche, ce qui peut produire une vidange plus ou moins complète du circuit primaire en un temps très court. Les éléments de combustible du coeur du réacteur qui ne sont plus refroidis suffisamment s'échauffent jusqu'à un niveau tel qu'il peut se produire une fusion de ces éléments. In the event of an accident such as the opening of a breach or the rupture of a primary pipe, the water under cooling pressure flows through the breach, which can produce a more or less complete draining of the primary circuit in a very short time. The fuel elements of the reactor core which are no longer sufficiently cooled heat up to a level such that a fusion of these elements can occur.
La gaine des éléments de combustible qui est généralement constituée par un tube en alliage de zirconium qui est porté à très haute température vient au contact d'eau ou de vapeur d'eau remplissant la cuve et l'enceinte du réacteur nucléaire. Au contact de l'alliage de zirconium à très haute température, il se produit une réaction entre l'eau et le zirconium produisant de l'hydrogène. The cladding of the fuel elements, which generally consists of a zirconium alloy tube which is brought to very high temperature, comes into contact with water or water vapor filling the tank and the enclosure of the nuclear reactor. On contact with the zirconium alloy at very high temperature, a reaction takes place between water and the zirconium producing hydrogen.
Les fluides présents dans l'enceinte 1 quelque temps après l'accident peuvent contenir de grandes proportions d'hydrogène. The fluids present in enclosure 1 some time after the accident may contain large proportions of hydrogen.
En outre, des produits de fission, partiellement sous forme d'aérosols, se répandent également dans l'enceinte de confinement 1. In addition, fission products, partially in the form of aerosols, also spread in containment 1.
Après l'accident, par exemple par rupture d'une tuyauterie primaire, l'enceinte de confinement contient principalement de l'eau sous forme de vapeur, de l'air, de l'hydrogène et des produits de fission radio-actifs (en particulier de l'iode, du xénon et du césium) sous forme gazeuse ou sous forme d'aérosols. After the accident, for example by rupture of a primary pipe, the containment contains mainly water in the form of vapor, air, hydrogen and radioactive fission products (in (iodine, xenon and cesium) in gaseous form or in the form of aerosols.
Pour certaines compositions du mélange de vapeur d'eau, d'air et d'hydrogène, il existe un risque d'explosion par déflagration ou par détonation du mélange. For certain compositions of the mixture of water vapor, air and hydrogen, there is a risk of explosion by deflagration or by detonation of the mixture.
La présence de vapeur d'eau à l'intérieur de l'enceinte est un élément favorable du fait que la vapeur d'eau dilue l'hydrogène et diminue ainsi les risques d'explosion. La proportion de vapeur d'eau présente dans l'enceinte n'est cependant pas suffisante pour écarter tout risque d'explosion, quelques heures après l'accident. The presence of water vapor inside the enclosure is a favorable element because water vapor dilutes the hydrogen and thus reduces the risk of explosion. The proportion of water vapor present in the enclosure is however not sufficient to rule out any risk of explosion, a few hours after the accident.
Afin de maintenir la composition du mélange contenu dans l'enceinte de confinement en dehors des compositions entraînant un risque d'explosion, il est nécessaire d'appauvrir le mélange en hydrogène, au plus tard quelques heures après l'accident. In order to maintain the composition of the mixture contained in the confinement enclosure outside the compositions causing a risk of explosion, it is necessary to deplete the mixture of hydrogen, at the latest a few hours after the accident.
Sur la figure 1, on a représenté une installation mettant en oeuvre le procédé suivant l'invention. In Figure 1, there is shown an installation implementing the method according to the invention.
Cette installation comporte un ensemble de filtres pouvant assurer une séparation suffisamment efficace de l'hydrogène et des autres composants du mélange contenu dans l'enceinte de confinement pour éviter tout risque d'explosion après un accident. This installation includes a set of filters capable of ensuring a sufficiently effective separation of the hydrogen and the other components of the mixture contained in the confinement enclosure to avoid any risk of explosion after an accident.
Le procédé suivant l'invention met en oeuvre une paroi de filtration au contact de laquelle on fait circuler un mélange de fluide prélevé dans l'enceinte de confinement 1 qui est constitué de vapeur d'eau, d'air, de produit de fission principalement sous forme d'aérosols et d'hydrogène. Cette mise en contact du mélange de fluide avec une paroi d'ultrafiltration peut être réalisée dans au moins un filtre tel que le filtre représenté sur la figure 2 qui sera décrit par la suite. The process according to the invention uses a filtration wall in contact with which a mixture of fluid taken from the confinement enclosure 1 is circulated which consists of water vapor, air, mainly fission product in the form of aerosols and hydrogen. This bringing the fluid mixture into contact with an ultrafiltration wall can be carried out in at least one filter such as the filter shown in FIG. 2 which will be described later.
Le procédé consiste à recueillir, du côté de la seconde face de la membrane opposée à la première face au contact de laquelle le courant de fluide est mis en circulation, un fluide contenant une partie prépondérante de l'hydrogène du mélange extrait de l'enceinte et à renvoyer dans l'enceinte, un mélange de fluide dont la proportion d'hydrogène est sensiblement inférieure à la proportion d'hydrogène dans le mélange prélevé dans l'enceinte. The method consists in collecting, on the side of the second face of the membrane opposite the first face in contact with which the fluid stream is put into circulation, a fluid containing a preponderant part of the hydrogen of the mixture extracted from the enclosure. and returning to the enclosure, a mixture of fluid whose proportion of hydrogen is substantially lower than the proportion of hydrogen in the mixture withdrawn from the enclosure.
En outre, on élimine le mélange enrichi en hydrogène ou au moins l'hydrogène contenu dans ce mélange, soit en rejetant le mélange à l'atmosphère, soit en réalisant une oxydation catalytique de l'hydrogène avant de renvoyer le mélange dans l'enceinte. In addition, the mixture enriched in hydrogen or at least the hydrogen contained in this mixture is eliminated, either by rejecting the mixture in the atmosphere, or by carrying out a catalytic oxidation of the hydrogen before returning the mixture to the enclosure. .
Afin d'améliorer le rendement du procédé, on utilise généralement plusieurs unités de filtration qui sont disposées en série et en parallèle, comme il sera expliqué en regard de la figure 1. In order to improve the yield of the process, several filtration units are generally used which are arranged in series and in parallel, as will be explained with reference to FIG. 1.
Afin d'éliminer la plus grande partie de la vapeur d'eau et de l'eau contenue dans le mélange de fluide extrait de l'enceinte, on fait passer le mélange de fluide extrait de l'enceinte dans un condenseur avant de réaliser la séparation d'hydrogène par ultrafiltration. In order to remove most of the water vapor and water contained in the mixture of fluid extracted from the enclosure, the mixture of fluid extracted from the enclosure is passed through a condenser before carrying out the separation of hydrogen by ultrafiltration.
L'installation représentée sur la figure 1 comporte un condenseur 2, une première unité de filtration 3, une seconde unité de filtration 4, une troisième unité de filtration 5 et une quatrième unité de filtration 6. The installation shown in FIG. 1 comprises a condenser 2, a first filtration unit 3, a second filtration unit 4, a third filtration unit 5 and a fourth filtration unit 6.
L'installation comporte de plus une cheminée 7 de rejet de gaz à l'atmosphère et une unité 8 de traitement catalytique d'une partie des fluides contenant une forte proportion d'hydrogène, dont la sortie est reliée par une conduite 9 à l'enceinte de confinement 1, de manière à renvoyer dans l'enceinte de confinement les gaz traités dans l'unité de traitement catalytique 8. The installation further comprises a chimney 7 for discharging gas into the atmosphere and a unit 8 for catalytic treatment of a portion of the fluids containing a high proportion of hydrogen, the outlet of which is connected by a line 9 to the containment enclosure 1, so as to return the gases treated in the catalytic treatment unit 8 to the containment enclosure.
L'installation peut comporter uniquement la cheminée d'échappement 7 ou l'unité de traitement catalytique 8 associée à une conduite de retour 9 reliée à l'enceinte 1, suivant la nature des mélanges de fluide à la sortie de l'unité de filtration 5, comme il sera expliqué par la suite. The installation may include only the exhaust stack 7 or the catalytic processing unit 8 associated with a return line 9 connected to the enclosure 1, depending on the nature of the fluid mixtures at the outlet of the filtration unit 5, as will be explained later.
Les différentes unités de filtration 3, 4, 5 et 6 sont de natures identiques et diffèrent simplement par leur capacité qui est adaptée au débit de fluide à l'entrée de l'unité de filtration. The different filtration units 3, 4, 5 and 6 are identical in nature and differ simply in their capacity which is adapted to the flow of fluid at the inlet of the filtration unit.
Les unités de filtration 3, 4, 5 et 6 peuvent être réalisées sous la forme d'un filtre tel que le filtre 10 représenté sur la figure 2 qui sera décrit ciaprès. The filtration units 3, 4, 5 and 6 can be produced in the form of a filter such as the filter 10 shown in FIG. 2 which will be described below.
Le filtre 10 représenté sur la figure 2 comporte une enveloppe externe 11 qui peut être de forme générale cylindrique, fermée par des fonds bombés. The filter 10 shown in Figure 2 has an outer casing 11 which may be of generally cylindrical shape, closed by domed bottoms.
La capacité de l'enveloppe 11 peut être par exemple de 600 litres pour une unité de filtration utilisée pour traiter un débit d'un mélange de fluide prélevé dans l'enceinte de confinement d'un réacteur nucléaire de l'ordre d'un mètre-cube par seconde. Ce débit correspond aux conditions de traitement par élimination d'hydrogène des gaz contenus dans l'enceinte de confinement d'un réacteur nucléaire d'une puissance de 1000 MWe pour éviter tout risque d'explosion quelques heures après un accident. The capacity of the envelope 11 may for example be 600 liters for a filtration unit used to treat a flow rate of a mixture of fluid taken from the confinement enclosure of a nuclear reactor of the order of one meter. -cube per second. This flow rate corresponds to the treatment conditions by elimination of hydrogen from the gases contained in the confinement enclosure of a nuclear reactor with a power of 1000 MWe to avoid any risk of explosion a few hours after an accident.
A l'intérieur de l'enceinte 11 du filtre 10 sont disposées une première plaque transversale 12 et une seconde plaque transversale 13 dans lesquelles sont fixées les parties d'extrémité de tubes 14 dont la paroi est réalisée de manière à constituer un élément de la paroi d'ultrafiltration du filtre 10. Inside the enclosure 11 of the filter 10 are disposed a first transverse plate 12 and a second transverse plate 13 in which are fixed the end portions of tubes 14 whose wall is produced so as to constitute an element of the filter ultrafiltration wall 10.
La paroi des tubes 14 est réalisée en acier inoxydable fritté, de telle manière que le matériau fritté présente des pores dont la dimension moyenne est de l'ordre d'un micromètre. The wall of the tubes 14 is made of sintered stainless steel, such that the sintered material has pores whose average size is of the order of one micrometer.
Les tubes en acier inoxydable fritté sont recouverts d'un dépôt d'oxyde de zirconium ou zircone qui présente une porosité sensiblement inférieure à la porosité de la paroi en acier inoxydable fritté. The sintered stainless steel tubes are covered with a deposit of zirconium oxide or zirconia which has a porosity substantially lower than the porosity of the wall of sintered stainless steel.
On obtient ainsi une paroi d'ultrafiltration dont le seuil de séparation se situe aux environs du centième de micromètre. An ultrafiltration wall is thus obtained, the separation threshold of which is around one hundredth of a micrometer.
De ce fait, les parois des tubes constituant des membranes de filtration sont imperméables aux produits de fission présents sous la forme d'aérosols dans le mélange gazeux prélevé dans l'enceinte de confinement du réacteur et laissent passer les gaz contenus dans le mélange de fluide. As a result, the walls of the tubes constituting filtration membranes are impermeable to the fission products present in the form of aerosols in the gaseous mixture taken from the confinement enclosure of the reactor and allow the gases contained in the fluid mixture to pass through. .
De plus, les gaz traversent d'autant plus rapidement la membrane d'ultrafiltration que leur masse molaire est plus faible. In addition, the gases pass through the ultrafiltration membrane all the more quickly the lower their molar mass.
Les gaz légers tels que l'hydrogène traversent donc rapidement les membranes du filtre alors que les gaz plus lourds tels que l'oxygène, l'azote, la vapeur d'eau et a fortiori les produits de fission sous forme gazeuse traversent plus lentement cette membrane d'ultrafiltration. Light gases such as hydrogen therefore pass quickly through the filter membranes while heavier gases such as oxygen, nitrogen, water vapor and a fortiori fission products in gaseous form pass more slowly through this membrane. ultrafiltration membrane.
La plaque inférieure 12 de support des tubes 14 du filtre 10 est traversée, dans des zones situées entre les tubes 14 dont les parois constituent les parois de filtration, d'ouvertures 15 de passage du mélange de fluide qui est introduit dans l'enceinte du filtre 11, par une canalisation 16 traversant le fond inférieur de l'enveloppe 11, sur laquelle est disposée une vanne d'arrêt 17. The lower plate 12 for supporting the tubes 14 of the filter 10 is traversed, in zones located between the tubes 14 whose walls constitute the filtration walls, openings 15 for passage of the fluid mixture which is introduced into the enclosure of the filter 11, by a pipe 16 passing through the lower bottom of the casing 11, on which a stop valve 17 is arranged.
Les extrémités des tubes 14 situées en-dessous de la plaque transversale 12 sont fermées de manière étanche. The ends of the tubes 14 located below the transverse plate 12 are sealed.
La plaque transversale supérieure 13 est traversée par des ouvertures dans chacune desquelles est fixée la partie d'extrémité d'un tube 14. Les extrémités supérieures des tubes sont ouvertes et débouchent dans la partie supérieure de l'enveloppe de filtre qui est en communication avec une première conduite de sortie 20 du filtre sur laquelle est disposée une vanne d'arrêt 19. The upper transverse plate 13 is crossed by openings in each of which is fixed the end part of a tube 14. The upper ends of the tubes are open and open into the upper part of the filter casing which is in communication with a first outlet pipe 20 of the filter on which a stop valve 19 is arranged.
Une seconde conduite de sortie 21 débouche dans le volume intérieur de l'enceinte 11 du filtre, endessous de la plaque transversale 13. A second outlet pipe 21 opens into the interior volume of the enclosure 11 of the filter, below the transverse plate 13.
Le courant de mélange de fluide introduit dans la partie inférieure de l'enveloppe 11 du filtre 10 par la conduite 16 (flèches 18) traverse la plaque transversale inférieure 12 par les ouvertures 15 et vient en contact, dans la partie médiane du filtre, entre le collecteur inférieur situé en-dessous de la plaque transversale 12 et le collecteur supérieur au-dessus de la plaque transversale 13, avec les surfaces latérales des parois de filtration des tubes 14 s'étendant suivant la direction longitudinale du filtre 10. The flow of fluid mixture introduced into the lower part of the casing 11 of the filter 10 through the line 16 (arrows 18) passes through the lower transverse plate 12 through the openings 15 and comes into contact, in the middle part of the filter, between the lower collector situated below the transverse plate 12 and the upper collector above the transverse plate 13, with the lateral surfaces of the filtration walls of the tubes 14 extending in the longitudinal direction of the filter 10.
Les gaz contenus dans le mélange de fluide et de préférence les gaz légers, en particulier l'hydrogène traversent les parois de filtration des tubes 14 (flèches 18') et circulent de bas en haut à l'intérieur des tubes 14, pour parvenir dans le collecteur supérieur au-dessus de la plaque 13 (flèches 18"). Les gaz ayant traversé les parois des tubes constituant le filtrat sont récupérés dans la première conduite de sortie 20. The gases contained in the fluid mixture and preferably the light gases, in particular hydrogen pass through the filtration walls of the tubes 14 (arrows 18 ′) and circulate from bottom to top inside the tubes 14, to reach the upper manifold above the plate 13 (arrows 18 "). The gases which have passed through the walls of the tubes constituting the filtrate are recovered in the first outlet pipe 20.
La partie restante des fluides qui est constituée en particulier par des produits de fission sous forme d'aérosols ou gazeux et par de l'air est récupéré par la seconde conduite de sortie 21. The remaining part of the fluids, which consists in particular of fission products in the form of aerosols or gases and of air, is recovered by the second outlet pipe 21.
L'efficacité de la filtration, en ce qui concerne les différentes espèces chimiques contenues dans les fluides, est inversement proportionnelle à la racine carrée de la masse molaire de l'espèce considérée. The efficiency of filtration, with regard to the various chemical species contained in the fluids, is inversely proportional to the square root of the molar mass of the species considered.
De ce fait, le filtrat renferme la plus grande partie de l'hydrogène contenu dans les fluides provenant de l'enceinte de confinement du réacteur, du fait de la masse très faible de la molécule d'hydrogène par rapport aux masses molaires des molécules des autres gaz contenus dans le mélange. Therefore, the filtrate contains most of the hydrogen contained in the fluids coming from the containment of the reactor, due to the very low mass of the hydrogen molecule compared to the molar masses of the molecules of the other gases contained in the mixture.
Dans le cas où l'atmosphère à l'intérieur de l'enceinte de sécurité présente une composition correspondant à l'entrée dans la zone de déflagration de ce mélange contenant en particulier de l'hydrogène et de l'oxygène, lorsqu'on extrait un courant de mélange de fluide de l'enceinte de sécurité pour le faire passer dans une unité de filtration telle que représentée sur la figure 2, le filtrat est constitué principalement d'hydrogène, d'air et de produits de fission sous forme gazeuse. In the case where the atmosphere inside the safety enclosure has a composition corresponding to the entry into the deflagration zone of this mixture containing in particular hydrogen and oxygen, when extracting a flow of fluid mixture from the safety enclosure to pass it through a filtration unit as shown in FIG. 2, the filtrate consists mainly of hydrogen, air and fission products in gaseous form.
Dans les conditions énoncées ci-dessus, l'utilisation de l'unité de filtration conduit à une élimination de 92 % de l'hydrogène contenu initialement dans le mélange de fluide, cet hydrogène se retrouvant dans le filtrat. I1 se produit néanmoins une fuite de produits de fission gazeux dans le filtrat représentant 25 % des produits de fission gazeux contenus initialement dans le mélange de fluide. Under the conditions set out above, the use of the filtration unit results in the elimination of 92% of the hydrogen initially contained in the fluid mixture, this hydrogen being found in the filtrate. I1 nevertheless occurs a leak of gaseous fission products in the filtrate representing 25% of the gaseous fission products initially contained in the fluid mixture.
Il se produit également une perte d'air à travers les parois des tubes, cet air se retrouvant dans le filtrat et représentant approximativement 48 % du volume d'air initial dans le mélange de fluide introduit dans le filtre. There is also a loss of air through the walls of the tubes, this air being found in the filtrate and representing approximately 48% of the initial air volume in the fluid mixture introduced into the filter.
De manière qualitative, le mélange de fluide à la sortie du filtre est appauvri en hydrogène alors que sa concentration en produits de fission sous forme d'aérosols ou sous forme gazeuse est accrue, du fait que de l'hydrogène et de l'air ont été prélevés pour constituer le filtrat, en proportions plus fortes que les produits de fission qui ont des masses molaires élevées. Qualitatively, the fluid mixture at the outlet of the filter is depleted in hydrogen while its concentration of fission products in aerosol or gaseous form is increased, due to the fact that hydrogen and air have were taken to constitute the filtrate, in higher proportions than the fission products which have high molar masses.
En revanche, la partie du fluide qui a traversé la paroi de filtration du fluide constituant le filtrat s'est enrichie en hydrogène et s'est appauvrie en produits de fission. On the other hand, the part of the fluid which has passed through the filtration wall of the fluid constituting the filtrate is enriched in hydrogen and is depleted in fission products.
De manière à obtenir un résultat satisfaisant en ce qui concerne l'élimination de l'hydrogène du mélange de fluide prélevé dans l'enceinte de confinement, il est généralement nécessaire d'utiliser plusieurs filtres disposés en cascade, comme représenté sur la figure 1. In order to obtain a satisfactory result with regard to the elimination of the hydrogen from the mixture of fluid taken from the confinement enclosure, it is generally necessary to use several filters arranged in cascade, as shown in FIG. 1.
L'installation d'élimination d'hydrogène représentée sur la figure 1 comporte une conduite 22 de prélèvement de fluide dans l'enceinte dont une partie de prélèvement de fluide est disposée à l'intérieur de l'enceinte et dont une partie de décharge pénètre à l'intérieur du condenseur 2 rempli par une masse d'eau 23 qui est refroidie par un circuit 24 dans lequel circule de l'eau de refroidissement. The hydrogen elimination installation shown in FIG. 1 comprises a pipe 22 for withdrawing fluid from the enclosure, a portion of which for withdrawing fluid is disposed inside the enclosure and of which a discharge portion penetrates. inside the condenser 2 filled with a mass of water 23 which is cooled by a circuit 24 in which cooling water circulates.
Sur la conduite de prélèvement 22, à l'extérieur de l'enceinte de confinement 1 est disposé un détendeur 25 et une vanne d'arrêt 26. On the sampling line 22, outside the confinement enclosure 1, a pressure regulator 25 and a stop valve 26 are arranged.
Le mélange gazeux contenu à l'intérieur de l'enceinte de confinement quelque temps après un accident sur le circuit primaire qui est constitué principalement par de la vapeur d'eau, de l'air, des produits de fission et de l'hydrogène est à une pression de 4 à 5 bars. Lorsqu on ouvre la vanne d'arrêt 26, le mélange de fluide est admis dans le condenseur 2. Le détendeur 25 réduit la pression du mélange de fluide jusqu'à une valeur voisine d'un bar. La plus grande partie de la vapeur contenue dans le mélange de fluide est refroidie et se condense à l'intérieur de la masse d'eau 23 du condenseur 2. Une conduite de vidange 27 du condenseur 2 sur laquelle est disposée une vanne d'arrêt 28 et une pompe de prélèvement 29 permet de maintenir le niveau de la masse d'eau 23 dans le condenseur 2 pratiquement constant. L'eau prélevée dans le condenseur 2 par la conduite 27 et la pompe 29 est renvoyée dans le puisard de l'enceinte de sécurité 1 du réacteur par la conduite 30. The gaseous mixture contained inside the containment some time after an accident on the primary circuit which consists mainly of water vapor, air, fission products and hydrogen is at a pressure of 4 to 5 bars. When the stop valve 26 is opened, the fluid mixture is admitted into the condenser 2. The pressure reducer 25 reduces the pressure of the fluid mixture to a value close to one bar. Most of the vapor contained in the fluid mixture is cooled and condenses inside the body of water 23 of the condenser 2. A drain pipe 27 of the condenser 2 on which is arranged a stop valve 28 and a sampling pump 29 keeps the level of the body of water 23 in the condenser 2 practically constant. The water taken from the condenser 2 via line 27 and the pump 29 is returned to the sump of the safety enclosure 1 of the reactor via line 30.
Le mélange de fluide prélevé dans l'enceinte de confinement 1 renferme des particules solides généralement radio-actives qui sont piégées et retenues dans le condenseur 2. Ces particules solides sont récupérées et éliminées au niveau du condenseur. The mixture of fluid taken from the confinement enclosure 1 contains generally radioactive solid particles which are trapped and retained in the condenser 2. These solid particles are recovered and eliminated at the level of the condenser.
Après élimination de la plus grande partie de la vapeur d'eau et des poussières contenues dans le courant de fluide, ce courant de fluide est envoyé, par une conduite 31 sur laquelle est disposée une vanne d'arrêt 32, dans la partie d'entrée d'un compresseur 33 reliée à l'entrée de la première unité de filtration 3 par une conduite 34 sur laquelle est disposée une vanne d'arrêt 35. After elimination of most of the water vapor and dust contained in the fluid stream, this fluid stream is sent, through a pipe 31 on which is arranged a shut-off valve 32, in the portion of inlet of a compressor 33 connected to the inlet of the first filtration unit 3 by a pipe 34 on which a stop valve 35 is arranged.
Chacune des unités de filtration 3, 4, 5 et 6 a été représentée de manière conventionnelle et comporte une paroi ou membrane d'ultrafiltration, désignée par le repère de l'unité de filtration suivi de la lettre a, d'une première partie située du côté d'une première face de la paroi de filtration au contact de laquelle on met en circulation le courant de fluide désignée par le repère de l'unité de filtration suivi de la lettre b et une seconde partie située du côté d'une seconde face de la paroi de filtration dans laquelle est recueilli le filtrat, cette seconde partie étant désignée par la référence de l'unité de filtration suivie de la lettre c. Each of the filtration units 3, 4, 5 and 6 has been represented in a conventional manner and comprises an ultrafiltration wall or membrane, designated by the reference of the filtration unit followed by the letter a, with a first part located on the side of a first face of the filtration wall in contact with which the flow of fluid designated by the reference of the filtration unit is followed by the letter b and a second part located on the side of a second face of the filtration wall in which the filtrate is collected, this second part being designated by the reference of the filtration unit followed by the letter c.
La conduite d'introduction de fluide dans l'unité de filtration est reliée à la première partie du filtre, une première conduite de sortie est reliée à la première partie du filtre dans une zone située en aval de l'entrée et une seconde sortie est reliée à la seconde partie du filtre recueillant le filtrat. The pipe for introducing fluid into the filtration unit is connected to the first part of the filter, a first outlet pipe is connected to the first part of the filter in an area located downstream of the inlet and a second outlet is connected to the second part of the filter collecting the filtrate.
Par exemple, en ce qui concerne l'unité de filtration 3, la conduite d'entrée de fluide 34 et une première conduite de sortie de fluide 36 sont reliées à la première partie 3b du filtre et une seconde conduite de sortie 38 est reliée à la seconde partie 3c du filtre. For example, with regard to the filtration unit 3, the fluid inlet pipe 34 and a first fluid outlet pipe 36 are connected to the first part 3b of the filter and a second outlet pipe 38 is connected to the second part 3c of the filter.
La première conduite de sortie de fluide 36 sur laquelle sont disposées deux vannes d'arrêt 37 et 37' constitue la conduite d'entrée de la seconde unité de filtration 4. The first fluid outlet pipe 36 on which two stop valves 37 and 37 ′ are arranged constitutes the inlet pipe of the second filtration unit 4.
La seconde conduite de sortie 38 de la première unité de filtration 3 sur laquelle sont disposées deux vannes d'arrêt 39 et 39' constitue la conduite d'entrée de la troisième unité de filtration 5. The second outlet pipe 38 of the first filtration unit 3 on which two stop valves 39 and 39 ′ are arranged constitutes the inlet pipe of the third filtration unit 5.
La seconde conduite de sortie 40 de la seconde unité de filtration 4 sur laquelle est disposée une vanne d'arrêt 41 et la première conduite de.sortie 42 de la troisième unité de filtration 5 sur laquelle est disposée une vanne d'arrêt 43 sont reliées par l'intermédiaire d'une branche commune sur laquelle est disposée une vanne d'arrêt 45, à la partie d'entrée de la quatrième unité de filtration 6. The second outlet pipe 40 of the second filtration unit 4 on which a stop valve 41 is arranged and the first outlet pipe 42 of the third filtration unit 5 on which is arranged a stop valve 43 are connected by means of a common branch on which a stop valve 45 is arranged, at the inlet part of the fourth filtration unit 6.
Le compresseur 33 fait passer la pression du mélange gazeux de la valeur d'un bar à la sortie du condenseur 2 à une valeur de 3 bars qui est la pression à l'intérieur de la première partie 3b de la première unité de filtration 3. La membrane de filtration 3a introduit une perte de charge, de sorte que la pression du filtrat dans la seconde partie 3c de la première unité de filtration 3 est de l'ordre de 2,5 bars. The compressor 33 changes the pressure of the gas mixture from the value of one bar at the outlet of the condenser 2 to a value of 3 bars which is the pressure inside the first part 3b of the first filtration unit 3. The filtration membrane 3a introduces a pressure drop, so that the pressure of the filtrate in the second part 3c of the first filtration unit 3 is of the order of 2.5 bars.
La pression dans la partie d'entrée de la seconde unité de filtration 4 qui est identique à la pression dans la première partie de l'unité de filtration 3 est de 3 bars. La pression dans la seconde partie 4c de la seconde unité de filtration 4 est de 2,5 bars, du fait de la perte de charge provoquée par la membrane de filtration 4a. The pressure in the inlet part of the second filtration unit 4 which is identical to the pressure in the first part of the filtration unit 3 is 3 bars. The pressure in the second part 4c of the second filtration unit 4 is 2.5 bars, due to the pressure drop caused by the filtration membrane 4a.
La pression dans la première partie de la troisième unité de filtration 5 qui est égale à la pression dans la seconde partie de la première unité de filtration 3 est de 2,5 bars. Du fait de la perte de charge à la traversée de la paroi d'ultrafiltration, la pression dans la seconde partie de sortie de la troisième unité de filtration est de 2 bars. The pressure in the first part of the third filtration unit 5 which is equal to the pressure in the second part of the first filtration unit 3 is 2.5 bars. Due to the pressure drop across the ultrafiltration wall, the pressure in the second outlet part of the third filtration unit is 2 bars.
La pression dans la première partie d'entrée de la troisième unité de filtration 6 qui est égale à la pression dans la seconde partie de la seconde unité de filtration 4 et à la pression dans la première partie 5b de la troisième unité de filtration 5 est de 2,5 bars, la pression dans la seconde partie 6c de la quatrième unité de filtration 6 étant de 2 bars. The pressure in the first inlet part of the third filtration unit 6 which is equal to the pressure in the second part of the second filtration unit 4 and to the pressure in the first part 5b of the third filtration unit 5 is 2.5 bars, the pressure in the second part 6c of the fourth filtration unit 6 being 2 bars.
La première conduite de sortie 46 de la seconde unité de filtration 4 qui est reliée à la première partie 4b de l'unité de filtration 4 sur laquelle est disposée une vanne d'arrêt 47 et un détendeur 47' est reliée à la première conduite de sortie 50 de la quatrième unité de filtration 6 sur laquelle est disposée une vanne d'arrêt 51 pour constituer une conduite de réintroduction de fluide appauvri en hydrogène à l'intérieur de l'enceinte de confinement 1 du réacteur nucléaire. Le fluide réintroduit dans l'enceinte de sécurité 1 renferme une faible proportion d'hydrogène, très sensiblement inférieure à la proportion dans le fluide de départ prélevé dans l'enceinte de sécurité 1, mais présente une concentration en produits de fission supérieure à la concentration dans le mélange de fluide prélevé dans l'enceinte de confinement 1. The first outlet line 46 of the second filtration unit 4 which is connected to the first part 4b of the filtration unit 4 on which is arranged a stop valve 47 and a pressure reducer 47 ′ is connected to the first line of outlet 50 of the fourth filtration unit 6 on which is arranged a stop valve 51 to constitute a line for reintroducing hydrogen-depleted fluid inside the confinement enclosure 1 of the nuclear reactor. The fluid reintroduced into the safety enclosure 1 contains a small proportion of hydrogen, very substantially less than the proportion in the starting fluid sampled in the safety enclosure 1, but has a concentration of fission products greater than the concentration in the fluid mixture taken from the confinement enclosure 1.
Le filtrat prélevé par la seconde conduite de sortie 48 dans la troisième unité de filtration 5 qui renferme une forte proportion d'hydrogène et une faible quantité de produits de fission peut être envoyé soit dans une cheminée 52 d'évacuation à l'atmosphère, par l'intermédiaire d'une vanne d'arrêt 49', soit à une unité de traitement catalytique 8, par l'intermédiaire d'une seconde vanne d'arrêt 49". Dans le premier cas, on élimine l'hydrogène du filtrat par simple rejet à l'atmosphère. Cette solution peut être choisie lorsque la concentration en produits de fission du filtrat recueilli à la seconde sortie de la troisième unité de filtration est suffisamment faible en regard des règles de sécurité habituelles. The filtrate removed by the second outlet line 48 in the third filtration unit 5 which contains a high proportion of hydrogen and a small amount of fission products can be sent either to a chimney 52 for evacuation to the atmosphere, by via a shut-off valve 49 ', or to a catalytic processing unit 8, via a second shut-off valve 49 ". In the first case, the hydrogen is removed from the filtrate by simple discharge to the atmosphere This solution can be chosen when the concentration of fission products in the filtrate collected at the second outlet of the third filtration unit is sufficiently low compared to the usual safety rules.
L'élimination de l'hydrogène doit être en revanche réalisée par oxydation catalytique dans l'unité de traitement catalytique 8, dans le cas où le filtrat à la sortie de la troisième unité de filtration 5 présente une teneur en produits de fission trop élevée pour être rejeté à l'atmosphère. The elimination of hydrogen must on the other hand be carried out by catalytic oxidation in the catalytic treatment unit 8, in the case where the filtrate at the outlet of the third filtration unit 5 has a content of fission products too high for be released to the atmosphere.
Dans l'unité de traitement catalytique 8, l'hydrogène du filtrat est oxydé et transformé en eau, de sorte qu'on récupère à la sortie de l'unité de traitement catalytique 8, un mélange constitué en particulier par de l'eau et des produits de fission qui est renvoyé par la conduite 9 dans l'enceinte de sécurité 1 du réacteur. Le fluide renvoyé dans l'enceinte de confinement 1 par la conduite 9 ne renferme pratiquement plus d'hydrogène. In the catalytic treatment unit 8, the hydrogen in the filtrate is oxidized and transformed into water, so that a mixture consisting in particular of water and at the outlet of the catalytic treatment unit 8 is recovered. fission products which is returned via line 9 to the safety enclosure 1 of the reactor. The fluid returned to the confinement enclosure 1 through line 9 hardly contains any more hydrogen.
La seconde conduite de sortie 54 de la quatrième unité de filtration 6 sur laquelle est disposée une vanne d'arrêt 53 est reliée, par l'intermédiaire d'un détendeur 55, à la conduite 31 d'entrée dans la première unité de filtration 3. La conduite 54 reçoit, à la sortie de la quatrième unité de filtration 6, un mélange gazeux à une pression de 2 bars et avec un débit faible constitué principalement par des produits de fission et de l'hydro- gène, ce mélange étant renvoyé à l'entrée de la première unité de filtration 3 pour être mélangé avec les fluides provenant du condenseur 2. The second outlet pipe 54 of the fourth filtration unit 6 on which a stop valve 53 is arranged is connected, via a pressure reducer 55, to the inlet pipe 31 in the first filtration unit 3 The pipe 54 receives, at the outlet of the fourth filtration unit 6, a gaseous mixture at a pressure of 2 bars and with a low flow rate consisting mainly of fission products and hydrogen, this mixture being returned at the inlet of the first filtration unit 3 to be mixed with the fluids coming from the condenser 2.
L'installation représentée sur la figure 1 permet tout d'abord de séparer la vapeur d'eau du mélange de fluide prélevé dans l'enceinte de confinement, à l'intérieur du condenseur 2 qui est dimensionné de manière à condenser environ 2,5 kg de vapeur d'eau par seconde. Le mélange de fluide est alors dans un état sous-saturé, ce qui permet d'éviter le bouchage des membranes des unités de filtration par condensation de la vapeur d'eau. The installation shown in FIG. 1 firstly separates the water vapor from the mixture of fluid taken from the confinement enclosure, inside the condenser 2 which is dimensioned so as to condense about 2.5 kg of water vapor per second. The fluid mixture is then in an undersaturated state, which makes it possible to avoid clogging of the membranes of the filtration units by condensation of water vapor.
Le principe de fonctionnement de l'installation est de séparer l'hydrogène au niveau des unités de filtration, de réintroduire les fluides dans l'enceinte de confinement dès que la concentration d'hydrogène dans ces fluides a été abaissée de plus de 90% et enfin d'éliminer l'hydrogène prélevé dans le filtrat au niveau des unités de filtration, par exemple par rejet à l'atmosphère ou par oxydation catalytique. The operating principle of the installation is to separate the hydrogen at the level of the filtration units, to reintroduce the fluids in the containment as soon as the concentration of hydrogen in these fluids has been lowered by more than 90% and finally to eliminate the hydrogen taken from the filtrate at the level of the filtration units, for example by rejection to the atmosphere or by catalytic oxidation.
Le bilan global de l'installation représentée sur la figure 1 est le suivant
- élimination de l'hydrogène : 89 %,
- fuite de produits de fission gazeux < 8 %,
- perte en air : 30 %.The overall assessment of the installation shown in Figure 1 is as follows
- elimination of hydrogen: 89%,
- leakage of gaseous fission products <8%,
- air loss: 30%.
La perte en air doit être compensée par une injection d'air frais dans l'enceinte. Dans le cas ou l'on souhaite encore améliorer les performances du système en ce qui concerne l'élimination de l'hydrogène et la séparation des produits de fission, il est bien sûr possible d'ajouter mettre en place et pour mettre en fonctionnement le dispositif éliminant l'hydrogène du mélange de fluide contenu dans l'enceinte de confinement après l'accident. The air loss must be compensated for by injecting fresh air into the enclosure. In the case where it is still desired to improve the performance of the system with regard to the elimination of hydrogen and the separation of the fission products, it is of course possible to add to set up and to put into operation device removing hydrogen from the mixture of fluids contained in the containment after the accident.
L'efficacité du dispositif doit être telle que la concentration en hydrogène doit diminuer d'un facteur d'au moins 3 en vingt-quatre heures à l'intérieur de l'enceinte de sécurité 1.The efficiency of the device must be such that the hydrogen concentration must decrease by a factor of at least 3 in twenty-four hours inside the safety enclosure 1.
L'installation représentée sur la figure 1 répond à ces besoins. The installation shown in Figure 1 meets these needs.
L'invention permet donc d'éviter tout risque d'explosion dû à la présence d'hydrogène à l'intérieur de l'enceinte de confinement d'un réacteur nucléaire après un accident sur le circuit primaire se traduisant par une perte de refroidissement du coeur. The invention therefore makes it possible to avoid any risk of explosion due to the presence of hydrogen inside the confinement enclosure of a nuclear reactor after an accident on the primary circuit resulting in a loss of cooling of the heart.
L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit. The invention is not limited to the embodiment which has been described.
C'est ainsi que les filtres ou unités de filtration peuvent avoir une structure différente de celle qui a été décrite et peuvent comporter des membranes de filtration réalisées en des matériaux différents de ceux qui ont été décrits. Toutefois, le seuil de filtration doit se situer aux environs de la partie basse d'un intervalle correspondant à la technique d'ultrafiltration, ce seuil de filtration devant être de l'ordre de 0,01 pm. Thus, the filters or filtration units may have a structure different from that which has been described and may comprise filtration membranes made of materials different from those which have been described. However, the filtration threshold must be situated in the vicinity of the lower part of an interval corresponding to the ultrafiltration technique, this filtration threshold having to be of the order of 0.01 μm.
Il est possible de prévoir le montage d'un filtre ou d'une installation de filtration tel que représenté sur la figure 1 sur chacune des tranches d'une centrale nucléaire comportant une enceinte de confinement renfermant la cuve d'un réacteur nucléaire. I1 est possible également de prévoir, dans le cas où les conditions de sécurité sont encore remplies, une seule installation d'élimination d'hydrogène par filtration pour l'ensemble des tranches d'une centrale nucléaire regroupées sur un même site. Il est même possible de prévoir une seule installation d'élimination d'hydrogène pour un ensemble de centrales nucléaires situées dans une même zone géographique. It is possible to provide for the mounting of a filter or of a filtration installation as shown in FIG. 1 on each of the sections of a nuclear power plant comprising a confinement enclosure containing the vessel of a nuclear reactor. It is also possible to provide, if the safety conditions are still met, a single hydrogen elimination installation by filtration for all the units of a nuclear power plant grouped on the same site. It is even possible to provide a single hydrogen elimination installation for a set of nuclear power plants located in the same geographical area.
Du fait des dimensions nécessaires des installations d'élimination d'hydrogène dans les enceintes de confinement de réacteur nucléaire par le procédé selon l'invention, il est possible de prévoir des installations d'élimination d'hydrogène constituées par des unités mobiles montées sur un cadre et transportables par un camion. Dans ce cas, l'unité mobile peut être transportée au besoin sur le site d'une centrale nucléaire comportant une tranche dans laquelle s'est produit un accident sur le circuit primaire. Owing to the necessary dimensions of the hydrogen elimination installations in the confinement enclosures of a nuclear reactor by the method according to the invention, it is possible to provide hydrogen elimination installations constituted by mobile units mounted on a frame and transportable by truck. In this case, the mobile unit can be transported if necessary to the site of a nuclear power station comprising a section in which an accident has occurred on the primary circuit.
L'utilisation d'un procédé et d'un dispositif d'élimination d'hydrogène suivant l'invention permet d'autre part de respecter dans tous les cas le critère de sûreté prévu par les organismes de sécurité, en ce qui concerne le taux d'hydrogène. On peut en conséquence limiter le volume de l'enceinte de confinement des réacteurs nucléaires, ce qui présente un avantage économique très important. The use of a hydrogen elimination process and device according to the invention also makes it possible in all cases to comply with the safety criterion provided by the security organizations, with regard to the rate hydrogen. We can therefore limit the volume of the containment of nuclear reactors, which has a very significant economic advantage.
Le procédé et le dispositif suivant l'invention peuvent s'appliquer à tout réacteur nucléaire refroidi par de l'eau légère. The process and the device according to the invention can be applied to any nuclear reactor cooled by light water.
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| FR9608774A FR2751116B1 (en) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | METHOD AND DEVICE FOR ELIMINATION OF HYDROGEN CONTAINED IN A FLUID PRESENT IN THE CONTAINMENT CONTAINMENT OF A NUCLEAR REACTOR AFTER AN ACCIDENT |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999049473A1 (en) * | 1998-03-23 | 1999-09-30 | Abb Atom Ab | A device for extraction of gas in a nuclear power plant |
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| EP0290028A1 (en) * | 1987-05-08 | 1988-11-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Pressure release apparatus and filter assembly for nuclear installations, particularly for pressurized-water reactors |
| JPH02238399A (en) * | 1989-03-13 | 1990-09-20 | Toshiba Corp | Reactor containment facilities |
| EP0520920A1 (en) * | 1991-06-26 | 1992-12-30 | Societe De Traitements Hydrex S.N.C. | Filtration module, especially for water treatment |
-
1996
- 1996-07-12 FR FR9608774A patent/FR2751116B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 558 (P - 1141) 12 December 1990 (1990-12-12) * |
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| WO1999049473A1 (en) * | 1998-03-23 | 1999-09-30 | Abb Atom Ab | A device for extraction of gas in a nuclear power plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2751116B1 (en) | 1998-11-13 |
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