FR2934407A1 - Systeme et procede de commande perfectionnee de decharge (bypass) de vapeur - Google Patents

Abstract

Procédé de commande d'un réacteur nucléaire pendant une phase transitoire. Le procédé comprend l'activation du système de décharge de vapeur, en réponse à un signal d'erreur de température (50) et un signal de déséquilibre de puissance (35).

Description

B09-1768FR Société dite : Westinghouse Electric Company LLC Système et procédé de commande perfectionnée de décharge (bypass) de vapeur Invention de : SRINIVASAN Seenu J. MARANGONI Rachel R. Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 14 juillet 2008 sous le n° 12/172.688

Système et procédé de commande perfectionnée de décharge (bypass) de vapeur La présente invention concerne un procédé de commande d'un réacteur nucléaire au cours d'une phase transitoire. Le procédé comprend l'activation du système de décharge (bypass) de vapeur en réponse à un signal d'erreur de température et un signal de déséquilibre de puissance. Dans des réacteurs à eau sous pression (REP) commerciaux, qui sont utilisés pour générer de l'énergie électrique, l'eau de refroidissement du réacteur (ou eau primaire) circule entre une cuve sous pression du réacteur et un générateur parmi une pluralité de générateurs de vapeur parallèles dans le réacteur, dans une boucle fermée connue comme système de refroidissement de réacteur (ou système primaire). Dans un générateur de vapeur, la chaleur de l'eau primaire en circulation dans le côté primaire (c'est-à-dire le côté des tubes) traverse les parois des tubes et est absorbée par de l'eau secondaire relativement froide qui s'écoule sur le côté secondaire (ou côté enveloppe). La chaleur transmise génère de la vapeur sur le côté secondaire, à une température d'environ 260°C (500°F) et plus et à une pression d'environ 5515 kPa (800 psi) ou plus. La vapeur s'écoule des générateurs de vapeur vers des turbines qui produisent l'électricité. La vapeur d'échappement des turbines est condensée et remise en circulation comme eau d'alimentation en direction des générateurs de vapeur. Une augmentation de la puissance du réacteur peut faire augmenter le taux de transmission de chaleur à l'eau de refroidissement du réacteur, ce qui peut accroître le taux de transmission de chaleur à l'eau secondaire, à la suite de quoi une plus grande quantité de vapeur est acheminée à la turbine et transformée en courant électrique. Inversement, si moins de courant électrique est nécessaire, les besoins en puissance de la turbine diminuent. Le flux de vapeur vers la turbine est réduit et la turbine utilise moins de vapeur transférée à l'eau secondaire. Puisque une moins grande quantité de vapeur est prélevée sur le côté secondaire lorsque le flux de vapeur est réduit, aussi bien la température que la pression du côté secondaire du générateur de vapeur peuvent augmenter. L'effet de cette augmentation de la température de l'eau secondaire se fait sentir dans l'eau de refroidissement du réacteur, puisqu'une moins grande quantité de chaleur peut être transmise de l'eau primaire à l'eau secondaire dans le générateur de vapeur. Cela a pour résultat que la température et la pression de l'eau de refroidissement du réacteur peuvent toutes deux augmenter. Une diminution de la puissance de turbine pendant un laps de temps est désignée dans la technique par le terme "rejet de charge". Si le rejet de charge est tel que les systèmes de régulation du réacteur, tels que le système de commande de barres et le système de décharge de vapeur, ne sont pas en mesure de compenser de manière suffisamment rapide le changement de puissance et que la température et la pression de l'eau primaire augmentent de façon incontrôlable, des systèmes de protection entrent en action pour effectuer un arrêt d'urgence du réacteur et/ou pour ouvrir des soupapes de sûreté de vapeur et éviter une surpression dans les systèmes primaire et secondaire. Les vannes de décharge de vapeur fonctionnent conjointement avec la turbine et le réacteur pour éviter des pressions excessives dans les systèmes primaire et secondaire, permettant ainsi au réacteur de rester en état de fonctionnement lors d'une phase transitoire de rejet de charge partiel, voire total. Les vannes de décharge de vapeur agissent pour évacuer un excédent de vapeur du système. Elles peuvent être actionnées lorsque la température moyenne du liquide de refroidissement du réacteur (Tavg) dépasse une valeur de consigne ou une température de référence établies. Un rejet de charge peut être déclenché par l'opérateur ou par un signal automatique. Un rejet de charge de 50 % est une exigence de référence pour des réacteurs REP commerciaux. Dans cette situation, la puissance de turbine est ramenée de 100 % à 50 %, et la puissance nucléaire, c'est-à-dire la puissance générée par la cuve sous pression du réacteur, reste d'abord à 100 %. Comme la puissance nucléaire est plus grande que la puissance de turbine, la température moyenne du liquide de refroidissement du réacteur et la pression augmentent. Le système de commande de barres introduit les barres pour réduire la puissance nucléaire ; cependant, la réduction de la puissance nucléaire prend un certain temps. Ainsi, l'ouverture des vannes de décharge de vapeur peut dissiper rapidement la puissance nucléaire supplémentaire, ralentissant ou empêchant ainsi les augmentations de la température de l'eau de refroidissement du réacteur et de la pression. Certaines centrales nucléaires ont mis en place un fonctionnement à température variable à une puissance de 100 %, ce qui signifie que ces centrales fonctionnent à une température moyenne du liquide de refroidissement de réacteur (Tavg) qui est inférieure à la valeur habituelle. Le fonctionnement à une température Tavg inférieure peut réduire la capacité de décharge de vapeur et ainsi limiter l'aptitude d'une centrale à supporter des phases transitoires de rejet de charge. Lorsqu'une centrale fonctionne à une température Tavg plus faible, la pression de vapeur nominale est plus faible. Cette pression de vapeur plus faible peut réduire la capacité de décharge de vapeur au début de la phase transitoire. A l'heure actuelle, ce problème peut être résolu en modifiant la bande d'insensibilité et la bande proportionnelle du dispositif de commande de décharge de vapeur. Un inconvénient de cette solution réside dans le fait qu'elle provoque des fluctuations de paramètres côté primaire et côté secondaire. Par conséquent, il existe des possibilités de réaliser des perfectionnements dans la technique, en proposant un procédé de commande d'un réacteur nucléaire pendant une phase transitoire, le réacteur nucléaire étant exploité à une température moyenne de liquide de refroidissement plus faible, tout en conservant la capacité du système de décharge de vapeur d'assurer un relâchement rapide et instantané pour éviter un arrêt d'urgence du réacteur, en vue d'améliorer le fonctionnement de l'installation.

Selon un aspect de la présente invention, il est proposé un procédé de commande d'un réacteur nucléaire au cours d'une phase transitoire. Ce procédé comprend la génération d'un premier signal d'erreur de température, sur la base de la valeur dont la température moyenne du liquide de refroidissement du réacteur dépasse une température de référence; la génération d'un deuxième signal d'erreur de température, sur la base d'un signal d'erreur de puissance, émis lorsque la puissance de turbine est réduite et la puissance de la turbine change par rapport à la puissance du réacteur nucléaire, à un taux qui dépasse un taux présélectionné; l'addition des signaux d'erreur de température pour générer un signal de commande de vanne; et l'activation du système de décharge de vapeur en réponse au signal de commande de vanne. Selon un autre aspect de la présente invention, il est proposé un système de commande de décharge de vapeur destiné à commander la réponse d'un réacteur nucléaire à une phase transitoire. Ce système comprend au moins une vanne de décharge de vapeur avec un positionneur pouvant être actionné pour ouvrir la vanne. D'autre part, il comprend un système de capteurs de liquide de refroidissement pour surveiller une température moyenne d'un liquide de refroidissement du réacteur nucléaire et émettre un signal d'erreur de température lorsque la température moyenne du liquide de refroidissement dépasse une température de référence ; un système de capteurs de puissance de centrale nucléaire pour surveiller la puissance du réacteur et la puissance d'une turbine qui est entraînée par la puissance du réacteur, et pour émettre un signal d'erreur de puissance lorsque la puissance de turbine est réduite et la puissance de la turbine change par rapport à la puissance du réacteur, à un taux qui dépasse un taux présélectionné; et un moyen de commande recevant une grandeur d'entrée du système de capteurs de caloporteur et du système de capteurs de puissance de centrale nucléaire, afin de combiner le signal d'erreur de température et le signal d'erreur de puissance pour produire un signal de commande de vanne et commander le positionneur de vanne.

Selon encore un autre aspect de la présente invention, il est prévu un procédé de dissipation de la vapeur du côté secondaire d'un générateur de vapeur dans un réacteur nucléaire. Ce procédé comprend la surveillance de la puissance du réacteur nucléaire et de la puissance de la turbine; la surveillance de la température moyenne du liquide de refroidissement du réacteur et d'une température de référence; la génération d'un signal d'erreur de puissance lorsque la puissance de turbine est réduite et la puissance de la turbine change par rapport à la puissance du réacteur, à un taux qui dépasse un taux présélectionné; la génération d'une erreur, sur la base de la température moyenne du liquide de refroidissement du réacteur et de la température de référence; l'addition des erreurs pour générer un signal de commande de vanne afin d'ouvrir au moins une vanne de décharge de vapeur, en vue de dissiper la vapeur.

L'invention telle qu'elle est exposée dans les revendications sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée qui suit de certains modes de mise en oeuvre préférés, expliqués uniquement à titre d'exemples, et des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un générateur de vapeur d'un réacteur REP commercial ; - la figure 2 est une vue schématique d'un système de décharge de vapeur ; - la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un mode de réalisation de la présente invention d'un système de commande de décharge de vapeur ; - la figure 4 est une représentation graphique d'un exemple de comparaison de la température moyenne pendant une phase transitoire de rejet de charge, obtenue avec le procédé de la présente invention et indiquée par une ligne continue, avec celle obtenue avec le procédé de l'art antérieur, indiquée par une ligne en tirets ; et - la figure 5 est une représentation graphique d'un exemple de comparaison de la pression du pressuriseur pendant une phase transitoire de rejet de charge, obtenue avec le procédé de la présente invention et indiquée par une ligne continue, avec celle obtenue avec le procédé de l'art antérieur, indiquée par une ligne en tirets. La présente invention a pour objet de proposer un procédé de commande d'un réacteur nucléaire au cours d'une phase transitoire, en introduisant un signal d'erreur de température proportionnel à un déséquilibre de puissance (entre la puissance du réacteur nucléaire et la puissance de la turbine), en plus d'un signal d'erreur de température basé sur Tavg (et Tref), pour activer le système de décharge de vapeur en réponse aux signaux d'erreur de température combinés.

Dans les réacteurs REP commercialisés pour la génération d'énergie nucléaire, il est connu pour les vannes de décharge de vapeur du système de décharge de vapeur de s'ouvrir sous l'effet de la température moyenne de liquide de refroidissement de réacteur (Tavg) réelle, lorsque celle-ci dépasse une valeur de consigne de température de référence (Tref) établie. La valeur dont Tavg dépasse Tref est appelée "erreur de température". Cependant, lorsqu'une centrale nucléaire fonctionne à une Tavg inférieure, il est possible que Tref ne soit pas dépassée au début ou aux premiers instants d'une phase transitoire, par exemple de rejet de charge. Ainsi, un signal pour ouvrir les vannes de décharge de vapeur, en vue de dissiper la puissance nucléaire supplémentaire, ne sera pas généré et les vannes ne s'ouvriront pas pendant ce début de phase transitoire. Le fait que les vannes de décharge de vapeur ne s'ouvrent pas et la puissance nucléaire supplémentaire n'est pas dissipée peut avoir pour conséquence de compromettre le bon fonctionnement continu de la centrale nucléaire. Selon la présente invention, le système de décharge de vapeur est activé et les vannes de décharge de vapeur sont ouvertes sur la base d'une combinaison d'une erreur de température, résultant d'un taux de déséquilibre de puissance, et d'une erreur de température résultant de Tavg. Tel qu'il est employé dans le présent exposé et dans les revendications, le terme "taux", lorsqu'il est utilisé pour décrire un déséquilibre de puissance ou la puissance de turbine par rapport à la puissance du réacteur nucléaire, désigne un changement de la puissance de turbine (par exemple lorsque la puissance de la turbine est réduite) pendant un laps de temps spécifié ou présélectionné. Par exemple, lorsque la turbine fonctionne à 50 % de puissance et la cuve sous pression du réacteur génère 100 % de puissance, la puissance nucléaire dépasse la puissance de turbine de 50 %, c'est-à-dire que le déséquilibre de puissance est de 50 %. Selon la durée de la réduction de puissance de la turbine, une erreur de température basée sur le déséquilibre de puissance peut être généré. Les vannes de décharge de vapeur sont armées (c'est-à-dire prêtes à fonctionner) lorsque la puissance de turbine est réduite sur la base du changement de la puissance de turbine par rapport à la puissance du réacteur nucléaire, à un taux qui dépasse un taux spécifié ou présélectionné. Par exemple, dans certaines centrales nucléaires, les vannes de décharge de vapeur sont armées lorsque le palier de puissance de turbine diminue d'au moins 10 % au cours d'un laps de temps spécifié. Cette caractéristique est appelée "verrouillage" et empêche les vannes de décharge de vapeur de s'ouvrir sans que cela soit nécessaire. Ce critère de verrouillage est spécifique à la centrale et peut donc varier d'une centrale nucléaire à l'autre.

D'autre part, lors d'une phase transitoire hypothétique, où la turbine fonctionne à 100 % de puissance et la cuve sous pression du réacteur génère 50 % de puissance, la puissance nucléaire ne dépasse pas la puissance de la turbine et par conséquent, aucune erreur de température basée sur un déséquilibre de puissance n'est générée.

La puissance de réacteur nucléaire est mesurée en utilisant des capteurs hors coeur situés à l'extérieur de la cuve sous pression du réacteur. Dans le présent exposé, la "puissance de réacteur nucléaire" est également désignée par les termes "puissance nucléaire" ou "puissance de réacteur". La puissance de réacteur nucléaire est exprimée par une valeur de pourcentage. La puissance de turbine est déterminée en mesurant la pression de vapeur dans la chambre d'impulsion de la turbine. La valeur de pression d'impulsion de turbine peut être mise en corrélation avec une valeur de pourcentage ou correspondre à une valeur de pourcentage. Par exemple, une pression d'impulsion de turbine de 5515 kPa (800 psi) correspond à une puissance de turbine de 100 %, et une pression d'impulsion de turbine de 2758 kPa (400 psi) correspond à une puissance de turbine de 50 %. Tels qu'ils sont utilisés ici et dans les revendications, les termes "système de décharge de vapeur" et "système de commande de décharge de vapeur" peuvent également être désignés respectivement par les termes "système de bypass vapeur" et "système de commande de bypass vapeur". En outre, le terme "vannes de décharge de vapeur" désigne les vannes de décharge de vapeur situées habituellement dans le système de vannes de décharge de vapeur et/ou le système de commande de décharge de vapeur d'un réacteur REP et peut englober des vannes de décharge de vapeur de condenseur ou des vannes de décharge de vapeur atmosphérique. Une erreur de température basée uniquement sur la différence entre Tavg et Tref est habituellement utilisée pour générer un signal d'erreur en vue d'ouvrir les vannes de décharge de vapeur (comme mentionné plus haut). Une centrale nucléaire peut comporter un système de capteurs de liquide de refroidissement pour surveiller la température moyenne d'un liquide de refroidissement du réacteur nucléaire et émettre un signal d'erreur de température lorsque la température moyenne du liquide de refroidissement dépasse une température de référence. Selon la présente invention, la combinaison, c'est-à-dire l'addition, des erreurs de température basées à la fois sur le déséquilibre de puissance et Tavg, est utilisée pour générer un signal, par exemple un signal de commande de vanne, afin d'activer le système de décharge de vapeur et ouvrir rapidement et instantanément les vannes de décharge pour dissiper la vapeur en réponse à une phase transitoire, par exemple de rejet de charge. Chaque vanne peut comporter un positionneur actionnable pour ouvrir la vanne en réaction à un signal de commande de vanne. D'autre part, une centrale nucléaire peut comporter un système de capteurs de puissance pour surveiller la puissance du réacteur et la puissance d'une turbine, qui est entraînée par la puissance du réacteur, et fournir un signal d'erreur de puissance lorsque la puissance de turbine est réduite et la puissance de la turbine change par rapport à la puissance du réacteur, à un taux qui dépasse un taux présélectionné. La centrale nucléaire peut également comprendre un moyen de commande recevant une grandeur d'entrée du système de capteurs de liquide de refroidissement et du système de capteurs de puissance de centrale nucléaire, afin de combiner le signal d'erreur de température et le signal d'erreur de puissance pour produire un signal de commande de vanne et commander le positionneur de vanne. I1 sera maintenant fait référence de manière détaillée aux dessins et en particulier à la figure 1 qui montre un générateur de vapeur 1 dans un réacteur à eau sous pression (REP) commercial comportant un système de commande qui peut être utilisé dans un mode de mise en oeuvre préféré de la présente invention, lorsque le réacteur REP produit de l'électricité. Le générateur de vapeur 1 possède des milliers de tubes de faible diamètre qui sont regroupés en un faisceau de tubes, représenté par le tube 2, et peuvent être des tubes en U s'étendant au-dessus d'une plaque à tubes 6, comme montré, ou des tubes rectilignes s'étendant entre deux plaques à tubes. L'eau primaire de la cuve sous pression du réacteur (non représentée) entre dans le côté primaire du générateur de vapeur 1 par une tubulure d'entrée 4, située dans une partie d'extrémité hémisphérique inférieure, et passe dans les tubes 2 de la plaque à tubes, puis sort du générateur de vapeur 1 par une tubulure de sortie 8 pour revenir à la cuve sous pression du réacteur. Sur le côté secondaire du générateur de vapeur 1, la vapeur est générée et sort par la conduite de vapeur 12 et la vanne à vapeur principale 14, en direction de turbines (non représentées) pour générer du courant électrique. La vapeur basse pression évacuée des turbines est condensée puis renvoyée au générateur de vapeur 1 par une pompe d'alimentation en eau 15 principale, en passant par une conduite d'alimentation en eau 16. Lors de la mise en pratique de la présente invention, des variables de processus choisies autour du côté secondaire du générateur de vapeur 1 sont surveillées. Les capteurs utilisés à cet effet peuvent être des indicateurs de niveau de résistance électrique, des compteurs Venturi, des débitmètres ultrasoniques et des dispositifs analogues. Des capteurs (non représentés) peuvent être utilisés pour surveiller des variables de processus, telles que la pression d'impulsion de turbine. Des transducteurs (non représentés) peuvent être utilisés pour envoyer des signaux de processus, basés sur des variables de processus analysées, à un système de commande 17. Dans la figure 2, le système de décharge de vapeur 21 est constitué de quatre groupes de vannes. La conduite de vapeur 12 qui sort du générateur de vapeur 1 peut être prévue comme entrée de la turbine 31. En variante, les vannes peuvent contourner la conduite de vapeur 12, de la turbine 31 au condenseur 33. Ces vannes ont une capacité totale qui est typiquement de quarante pour cent (40 %) du flux de vapeur de turbine en pleine charge, à la pression de vapeur en pleine charge. Les vannes reçoivent un flux de la conduite de vapeur 12, en aval des vannes d'arrêt de vapeur principales 27. Les vannes de décharge de vapeur, par exemple les vannes de décharge de vapeur de condenseur 29 et les vannes de décharge de vapeur atmosphérique (non représentées), ont deux modes de fonctionnement, à savoir (i) le rejet de charge et (ii) l'arrêt d'urgence du réacteur.

En réponse à un signal d'arrêt d'urgence du réacteur, toutes les vannes de décharge de vapeur peuvent s'ouvrir complètement et de façon sensiblement immédiate pour dissiper la vapeur. Le réacteur est amené à un état de charge nulle. Les vannes de décharge de vapeur s'ouvrent sur la base de la différence entre Tavg et T-charge-nulle. En fonction de la valeur de cette température, les vannes peuvent s'ouvrir d'un seul coup ou de façon modulée. Ce mode de fonctionnement est classique dans la technique. En réponse à une phase transitoire de rejet de charge, la position à laquelle les vannes sont ouvertes (c'est-à-dire partiellement ou complètement) et la rapidité (immédiatement ou lentement) avec laquelle les vannes sont ouvertes peuvent dépendre de la grandeur du signal d'erreur de température généré. Habituellement, l'erreur de température est basée uniquement sur Tavg. Dans la présente invention, l'erreur de température totale est basée sur Tavg et sur le déséquilibre de puissance. Un dispositif de commande de rejet de charge est prévu et comporte une bande d'insensibilité et une bande proportionnelle. Une étendue de bande d'insensibilité peut être par exemple de 2 à 5 degrés. Si l'erreur de température est inférieure à l'étendue de la bande d'insensibilité, les vannes de décharge de vapeur ne s'ouvrent pas. L'ampleur de l'erreur proportionnelle varie d'une centrale à l'autre et dépend de la température Tavg nominale à 100 % de puissance et de la Tavg à charge nulle. Par exemple, dans certaines centrales nucléaires, l'erreur de température proportionnelle peut être de 16 degrés et peut commander quatre groupes de vannes de décharge de vapeur. Si la bande d'insensibilité de cet exemple est de 2 degrés et si l'erreur de température dépasse 18 degrés, toutes les vannes de décharge de vapeur (des quatre groupes) s'ouvrent complètement et de façon sensiblement immédiate. La température à laquelle les vannes s'ouvrent complètement et de façon sensiblement immédiate peut être désignée par le terme "valeur de consigne d'ouverture totale". Cependant, si l'erreur de température totale n'est que de 6 degrés, le premier groupe de vannes peut s'ouvrir totalement de 0 % à 100 % pendant un laps de temps de trois secondes. Si, par exemple, l'erreur de température totale n'est que de 4 degrés, le premier groupe de vannes peut s'ouvrir jusqu'à seulement 50 % de l'ouverture totale, pendant dix secondes. D'autre part, si par exemple, l'erreur de température totale est de 8 degrés, le premier groupe de vannes peut s'ouvrir complètement en l'espace de trois secondes et le deuxième groupe s'ouvrira jusqu'à une position de 50 % de l'ouverture complète, pendant dix secondes. Les valeurs de consigne d'ouverture complète indiquées ici sont données uniquement à titre d'exemple. Ces valeurs de consigne d'ouverture complète sont déterminées en fonction de la centrale et peuvent donc varier d'une centrale nucléaire à l'autre. En outre, le nombre de groupes de vannes de décharge de vapeur est spécifique à chaque centrale et peut donc lui aussi varier d'une centrale nucléaire à l'autre. En mode de fonctionnement de rejet de charge, un signal modulé est envoyé au positionneur de vanne, et la position de la vanne de décharge dépend de la grandeur du signal modulé. Généralement, les vannes de décharge sont modulées groupe par groupe. Par exemple, lorsqu'une centrale nucléaire possède quatre groupes de vannes, le deuxième groupe ne commence pas à s'ouvrir avant que le premier groupe ait reçu un signal d'ouverture complète. La séquence de modulation des vannes en fermeture se déroule inversement à la séquence d'ouverture. Par exemple, le quatrième groupe à s'ouvrir est le premier groupe à se fermer, et le troisième groupe commence à se fermer après que le quatrième groupe a reçu un signal de fermeture. Le premier groupe à être modulé en ouverture est également le premier groupe à être en ouverture totale. Le deuxième groupe à être modulé en ouverture est le deuxième groupe à être en ouverture totale. Les vannes du premier groupe peuvent être appelées "vannes de décharge de refroidissement".

Selon la présente invention, l'erreur de température utilisée pour ouvrir les vannes de décharge de vapeur peut être augmentée en raison de l'erreur de température qui est générée en fonction du déséquilibre de puissance, en plus de l'erreur de température conventionnelle basée sur Tavg. Ainsi, comme conséquence de l'erreur de température totale, les vannes de décharge de vapeur peuvent s'ouvrir plus tôt et plus largement pendant une phase de transition de rejet de charge, afin d'assurer une capacité accrue de relâchement de vapeur au début de la phase transitoire, comparé à l'erreur de température Tavg conventionnelle générée.

Le système de commande de décharge de vapeur peut permettre à une centrale nucléaire de tolérer une perte subite de 50 pour cent de charge, sans provoquer un arrêt d'urgence du réacteur. Jusqu'à présent, en réponse à une telle perte de charge, la puissance nucléaire a été réduite en insérant les barres et en utilisant les vannes de décharge de vapeur pour évacuer un excédent d'énergie. Sur la base de la valeur de Tavg et Tref, les vannes de décharge de vapeur éliminent de l'énergie emmagasinée et de la chaleur résiduelle, à la suite d'un rejet de charge, et, conjointement avec le système de commande de barres, amènent l'installation à un état d'équilibre, sans activation des soupapes de sûreté du générateur de vapeur ou l'arrêt du réacteur. Différents systèmes de verrouillage réduisent à un minimum toute possibilité d'activation non intentionnelle des vannes de décharge de vapeur. La figure 3 représente un schéma montrant la détermination et l'utilisation d'une erreur de température, basée sur un déséquilibre de puissance dans le temps, et d'une erreur de température basée sur Tavg, pour ouvrir les vannes de décharge de vapeur en réponse à l'amorçage d'une phase transitoire, telle qu'un rejet de charge. Une mesure de pression d'impulsion de turbine 41 et une mesure de puissance nucléaire 43 sont utilisées pour déterminer si un déséquilibre de puissance 35, c'est-à-dire une perte de charge, s'est produit. Comme indiqué plus haut, la pression d'impulsion de turbine 41 est déduite de la pression de vapeur mesurée dans la chambre d'impulsion de la turbine, et la puissance nucléaire 43 est mesurée en utilisant des capteurs hors coeur, situés à l'extérieur de la cuve sous pression du réacteur. La pression d'impulsion de turbine 41 correspond à une valeur de puissance de turbine. La puissance de turbine est soustraite de la puissance nucléaire 43. Si le résultat est négatif (-), c'est-à-dire si la puissance de turbine dépasse la puissance nucléaire 43, aucune erreur de température basée sur le déséquilibre de puissance n'est générée. Cependant, si le résultat est positif (+), c'est-à-dire si la puissance nucléaire 43 dépasse la puissance de turbine, et selon le laps de temps pendant lequel la puissance de turbine 41 est réduite (par exemple la vitesse à laquelle la puissance de turbine 41 change par rapport à la puissance nucléaire 43, comparé à une vitesse sélectionnée), une erreur de température 38 basée sur le déséquilibre de puissance 35 peut être générée. Une diminution de turbine en pour cent par temps est représentative d'une erreur de température spécifique. L'erreur de température correspondant à la valeur puissance/temps est déterminée sur une base spécifique à l'installation et varie par conséquent d'une centrale à l'autre. La corrélation entre la valeur puissance/temps et l'erreur de température est déterminée sur la base de la configuration d'une installation précise et implique ainsi fréquemment l'analyse et la modélisation de la centrale nucléaire. Par exemple, simplement à titre d'illustration, pour un rejet de charge de 50 % où la puissance de turbine diminue de 50 % pendant quinze secondes, l'erreur de puissance (par exemple le gain) pourrait être ajustée pour obtenir une erreur de température 38 de 19 degrés.

La figure 3 montre également que la température de branche chaude (THL) 32 et la température de branche froide (TcL) 34 sont mesurées et introduites pour calculer Tavg 48. La pression d'impulsion de turbine 41 est utilisée pour déterminer une valeur Tref 44. Tavg 48 et Tref 44 sont combinées dans l'additionneur 46 où Tref 44 est soustraite de Tavg 48. Si la différence de température est positive (+), c'est-à-dire si Tavg 48 est supérieure à Tref 44, une erreur de température 50 est générée. Si la différence de température est négative (-), c'est-à-dire si Tref 44 est supérieure à Tavg 48, aucune erreur de température n'est générée. L'erreur de température 50 est représentative de la valeur dont Tavg 48 est supérieure à Tref 44. L'erreur de température 50 (basée sur Tavg et Tref) et l'erreur de température de déséquilibre de puissance 38 (basée sur les puissances nucléaire et de turbine) sont additionnées dans l'additionneur 40. L'erreur de température qui en résulte est utilisée pour générer un signal, par exemple un signal de commande de vanne, qui permet d'activer rapidement et instantanément le système de décharge de vapeur et d'ouvrir les vannes de décharge de vapeur, de sorte que l'accumulation de vapeur dans le côté secondaire peut être dissipée. L'utilisation de l'erreur de température de déséquilibre de puissance, en plus de l'erreur de température Tavg, permet aux vannes de décharge de vapeur de s'ouvrir à une Tavg plus basse que si on utilisait uniquement l'erreur de température Tavg (c'est-à-dire sans l'erreur de température de déséquilibre de puissance). Comme le montre la figure 4, Tavg augmente pendant un rejet de charge. Par exemple, le rejet de charge peut englober une réduction de la puissance de turbine de 100 % à 50 %, alors que la puissance nucléaire reste au début à l00 %. Comme la puissance de réacteur dépasse la puissance de turbine, Tavg augmente. Le système de commande de barres insère les barres pour réduire la puissance nucléaire, sur la base de la valeur dont Tavg dépasse Tref. Cependant, puisqu'un certain laps de temps s'écoule avant que les barres n'atténuent la perte de charge et réduisent la puissance nucléaire, la puissance supplémentaire peut être dissipée par l'ouverture des vannes de décharge de vapeur. L'ouverture des vannes réduit à un minimum l'augmentation de Tavg. Comme le montre la figure 4, Tavg augmente jusqu'à un maximum de 303,4°C (578,1°F) avec le fonctionnement du système de décharge de vapeur de l'art antérieur, de sorte que les vannes de décharge de vapeur s'ouvrent uniquement sur la base d'une erreur de température entre Tavg et Tref.

En outre, la figure 4 montre que Tavg augmente jusqu'à un maximum de 301,6°C (574,8°F) avec le fonctionnement du système de décharge de vapeur conforme à la présente invention, de sorte que les vannes s'ouvrent sur la base d'une erreur de température de déséquilibre de puissance, en plus de l'erreur de température de Tavg. L'augmentation de température Tavg plus faible offre une marge de manoeuvre et ne suivra pas une fonction d'arrêt basée sur Tavg. Comme le montre la figure 5, la pression du système de liquide de refroidissement de réacteur augmente pendant un rejet de charge. Le rejet de charge peut avoir pour effet que la turbine réduise sa puissance, par exemple de 100 % à 50 %, alors que la puissance nucléaire reste au début à 100 %. Comme la puissance de réacteur dépasse la puissance de turbine, la pression du système de caloporteur de réacteur augmente. Comme expliqué plus haut, le système de commande de barres insère les barres pour réduire la puissance nucléaire, mais un certain laps de temps s'écoule avant que les barres n'atténuent la perte de charge et réduisent la puissance nucléaire, et ainsi la puissance supplémentaire peut être dissipée rapidement par l'ouverture des vannes de décharge de vapeur. L'ouverture des vannes réduit à un minimum l'augmentation de la pression du réacteur. Dans la figure 5, la pression du liquide de refroidissement du réacteur augmente jusqu'à un maximum de 16320 kPa (2367 psia) avec le fonctionnement du système de décharge de vapeur de l'art antérieur, de sorte que les vannes de décharge de vapeur s'ouvrent uniquement sur la base d'une erreur de température entre Tavg et Tref. En outre, la figure 5 montre que la pression du liquide de refroidissement du réacteur augmente jusqu'à un maximum de 15934 kpA (2311 psia) avec le fonctionnement du système de décharge de vapeur conforme à la présente invention, de sorte que les vannes de décharge de vapeur s'ouvrent sur la base d'une erreur de température de déséquilibre de puissance, en plus de l'erreur de température de Tavg. L'augmentation de pression plus faible offre une marge de manoeuvre, puisque l'ouverture des vannes de décharge de vapeur évite d'avoir recours à l'ouverture des soupapes de sûreté de vapeur/relâchement de pression.

Dans la présente invention, l'addition de l'erreur de déséquilibre de puissance et de l'erreur de température est utilisée pour ouvrir les vannes de décharge de vapeur. Généralement, l'ouverture (et la fermeture) des vannes est modulée par les positionneurs de vannes. Les vannes de décharge de vapeur ne sont ouvertes que si le condenseur est disponible, c'est-à-dire s'il existe un vide et de l'eau en circulation est disponible. L'air fourni aux vannes de décharge de vapeur est fonction d'une pression de condenseur élevée ou de la perte de la totalité de l'eau en circulation.

Claims (16)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'un réacteur nucléaire au cours d'une phase transitoire, comprenant les étapes suivantes : - génération d'un premier signal d'erreur de température (50), sur la base de la valeur dont la température moyenne du liquide de refroidissement du réacteur dépasse une température de référence ; - génération d'un deuxième signal d'erreur de température (38), sur la base d'un signal d'erreur de puissance, émis lorsque la puissance de turbine est réduite et la puissance de la turbine change par rapport à la puissance du réacteur nucléaire, avec un taux qui dépasse un taux présélectionné ; - addition (40) desdits signaux d'erreur de température pour générer un signal de commande de vanne ; - activation du système de décharge de vapeur en réponse audit signal de commande de vanne.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite phase transitoire est un rejet de charge.
3. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite température moyenne du liquide de refroidissement du réacteur est basée sur une moyenne de la température de la branche froide du liquide de refroidissement du réacteur et de la température de la branche chaude du liquide de refroidissement du réacteur.
4. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite puissance de turbine est basée sur la pression de la vapeur mesurée à l'intérieur de la chambre d'impulsion de la turbine.
5. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit rejet de charge est d'environ cinquante pour cent (50 %).
6. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit signal de commande de vanne commande un positionneur de vanne.
7. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit positionneur de vanne permet d'ouvrir des vannes de décharge de vapeur dans ledit système de décharge de vapeur.
8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que lesdites vannes de décharge de vapeur sont choisies dans un groupe comprenant des vannes de décharge de condenseur et des vannes de décharge de vapeur atmosphérique.
9. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les vannes de décharge de vapeur comportent au moins quatre groupes de vannes.
10. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite température de référence est basée sur la pression d'impulsion de turbine.
11. 11. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre la conversion dudit signal d'erreur de déséquilibre de puissance en un signal d'erreur de température.
12. 12. Système de commande de décharge de vapeur destiné à commander la réponse d'un réacteur nucléaire à une phase transitoire, comprenant : - au moins une vanne de décharge de vapeur (29) avec un positionneur pouvant être actionné pour ouvrir ladite vanne; - un système de capteurs de liquide de refroidissement pour surveiller une température moyenne d'un liquide de refroidissement du réacteur nucléaire et émettre un signal d'erreur de température lorsque la température moyenne du liquide de refroidissement dépasse une température de référence ; - un système de capteurs de puissance de centrale nucléaire pour surveiller la puissance du réacteur et la puissance d'une turbine qui est entraînée par la puissance du réacteur, et pour émettre un signal d'erreur de puissance lorsque la puissance de turbine est réduite et la puissance de la turbine change par rapport à la puissance du réacteur, avec un taux qui dépasse un taux présélectionné ; et - un moyen de commande recevant une grandeur d'entrée du système de capteurs de liquide de refroidissement et du système de capteurs de puissance de centrale nucléaire, afin de combiner le signal d'erreur de température et le signal d'erreur de puissance pour produireun signal de commande de vanne et commander le positionneur de vanne.
13. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait que ledit réacteur nucléaire est un réacteur à eau sous pression.
14. 14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait que les vannes de décharge de vapeur sont choisies dans un groupe comprenant des vannes de décharge de condenseur et des vannes de décharge de vapeur atmosphérique.
15. 15. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait que ledit signal d'erreur de température et ledit signal d'erreur de puissance sont additionnés.
16. 16. Procédé de dissipation de vapeur du côté secondaire d'un générateur de vapeur dans un réacteur nucléaire, comprenant : - la surveillance de la puissance du réacteur nucléaire et de la puissance de la turbine ; - la surveillance de la température moyenne du liquide de refroidissement du réacteur et d'une température de référence ; - la génération d'une erreur, sur la base de ladite puissance du réacteur nucléaire et de ladite puissance de la turbine ; - la génération d'une erreur, sur la base de ladite température moyenne du liquide de refroidissement du réacteur et de ladite température de référence ; - l'addition desdites erreurs pour générer un signal afin d'ouvrir au moins une vanne de décharge de vapeur, en vue de dissiper ladite vapeur. 21. Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait que ladite phase transitoire est un rejet de charge. 22. Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait que la température moyenne du liquide de refroidissement du réacteur est basée sur une moyenne de la température de branche froide du liquide de refroidissement du réacteur et de la température de branche chaude du liquide de refroidissement du réacteur.19. Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait que la puissance de turbine est basée sur la pression de vapeur mesurée à l'intérieur de la chambre d'impulsion de la turbine. 20. Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait 5 que le rejet de charge est d'environ cinquante pour cent (50 %).