FR2943833A1

FR2943833A1 - Procede d'addition d'un compose organique au caloporteur eau d'un reacteur a eau sous pression, et reacteur nucleaire

Info

Publication number: FR2943833A1
Application number: FR0955015A
Authority: FR
Inventors: William M Conner; Rachel Devito
Original assignee: Westinghouse Electric Co LLC; Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Westinghouse Electric Co LLC; CBS Corp
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-07-20
Publication date: 2010-10-01
Anticipated expiration: 2029-07-20
Also published as: JP2010243474A; CN101853707B; JP5748169B2; US20100246746A1; CN101853707A; US20120288050A1; US8233581B2; US9443622B2; FR2943833B1

Abstract

La présente invention concerne d'une manière générale un procédé pour un réacteur à eau sous pression. Le réacteur à eau sous pression comprend un circuit primaire et un coeur de réacteur. Le procédé comprend l'addition d'une quantité suffisante d'un composé organique au caloporteur eau passant dans le circuit primaire du réacteur à eau sous pression. Le composé organique comprend des éléments carbone et hydrogène pour produire du carbone élémentaire. L'invention concerne aussi un réacteur nucléaire dans lequel un additif organique est présent dans le caloporteur.

Description

B09-1933FR

Société dite : WESTINGHOUSE ELECTRIC COMPANY LLC Procédé d'addition d'un composé organique au caloporteur eau d'un réacteur à eau sous pression, et réacteur nucléaire Invention de : CONNER William M. DEVITO Rachel

Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 31 mars 2009 sous le n° 12/414.748

Procédé d'addition d'un composé organique au caloporteur eau d'un réacteur à eau sous pression, et réacteur nucléaire La présente invention concerne d'une manière générale un procédé d'addition d'un composé organique au caloporteur eau d'un réacteur à eau sous pression, et plus particulièrement l'addition d'un composé organique au caloporteur eau passant dans le circuit primaire d'un réacteur. Des impuretés sont le résultat de produits de corrosion formés lorsque des matériaux de structure du circuit primaire, par exemple du système de caloporteur de réacteur (RCS), sont exposés à de l'eau de refroidissement, par exemple au caloporteur du réacteur, pendant le fonctionnement de l'installation. Ces produits de corrosion sont ensuite libérés dans le caloporteur et peuvent se déposer sur le combustible dans le coeur du réacteur. A mesure que l'épaisseur des dépôts d'impuretés dans le coeur augmente, le transfert de chaleur diminue par rapport au transfert de chaleur d'une surface propre. La température à la surface de transfert de chaleur augmentera et accroîtra la corrosion du gainage. Il est important de réduire au minimum la corrosion des gainages du combustible, afin de garantir l'intégrité des gainages pour toutes les phases de fonctionnement de la centrale. Cela constitue également un aspect important pour la conception des crayons combustibles et du coeur du réacteur. Dans le passé, des efforts significatifs ont été faits pour sélectionner des matériaux résistant à la corrosion et pour mettre au point des additifs de contrôle chimiques et des méthodes d'exploitation de centrales, aux fins de réduire au minimum la formation d'impuretés et le dépôt d'impuretés dans le coeur du réacteur. Le décalage de puissance provoqué par les impuretés (CIPS crud induced power shift) peut survenir lorsque du bore, qui est présent sous forme d'acide borique, un additif de caloporteur de réacteur utilisé pour contrôler la réactivité dans une centrale nucléaire commerciale telle qu'un réacteur à eau sous pression (PWR ù REP) s'accumule et atteint des concentrations suffisamment élevées dans les dépôts d'impuretés du coeur pour supprimer le flux de neutrons local. Cela fait que la répartition axiale de puissance se décale en s'éloignant des dépôts de bore. L'apparition de décalages de type "CIPS" pendant la marche en puissance dans différents réacteurs REP commerciaux a été attribuée à la formation de dépôts suffisamment épais de produits de corrosion localisée dans les parties supérieures d'un coeur de REP coïncidant avec les endroits où les vitesses de réaction de vaporisation les plus élevées sont attendues. Des dépôts d'impuretés localement épais peuvent également réduire le transfert de chaleur et accroître les températures des gainages de combustible, ce qui peut entraîner une corrosion localisée provoquée par des impuretés (CILC : crud induced localized corrosion) et éventuellement des défaillances du combustible.

L'injection d'un additif soluble à base de zinc dans le caloporteur de réacteurs REP a été utilisée dans le but de réduire le champ de rayonnement, de contrôler la corrosion générale et d'atténuer la formation de fissures par corrosion sous contrainte sous l'action de l'eau du circuit primaire (PWSCC : primary water stress corrosion cracking). Dans le système REP, de l'eau est utilisée comme caloporteur du réacteur. L'eau est mise en circulation par des pompes dans un circuit primaire, c'est-à-dire le système de caloporteur de réacteur (RCS) qui comprend une cuve sous pression, contenant le coeur de réacteur générant la chaleur, et plusieurs boucles d'écoulement. L'eau du circuit primaire contient normalement de l'acide borique pour contrôler la réactivité, de l'hydrogène pour créer des conditions réductrices, et un additif pour maintenir le pH dans une bande de contrôle visée. Lorsque "l'addition de zinc" a été utilisée dans un REP, l'acétate de zinc a été l'additif préféré pour le caloporteur du réacteur. L'utilisation d'acétate de zinc était souhaitable parce que l'anion acétate permettait au zinc d'être fourni sous une forme soluble, et l'anion et ses produits de décomposition présentaient un effet défavorable minime ou nul sur les matériaux de structure du système de caloporteur du réacteur. L'addition de zinc sous forme d'acétate de zinc soluble a été utilisée dans un certain nombre de centrales REP commerciales. En résultat de l'addition d'acétate de zinc au caloporteur de réacteurs REP, on a observé des changements souhaitables dans les champs de rayonnement d'arrêt hors coeur et dans différentes caractéristiques des dépôts d'impuretés dans le coeur. Cependant, l'addition d'acétate de zinc peut conduire à différents inconvénients concernant le fonctionnement et/ou la conception. On souhaite trouver un additif de caloporteur de réacteur qui puisse être ajouté au caloporteur eau pour produire du carbone élémentaire. D'autre part, on souhaite trouver un additif de caloporteur de réacteur qui puisse agir sur les dépôts d'impuretés dans le coeur. De même, on souhaite trouver un additif de caloporteur pour provoquer des changements bénéfiques dans la formation et la morphologie de dépôts d'impuretés, sans les inconvénients éventuels des additifs connus. Un tel additif serait souhaitable pour une utilisation dans de nombreux types de centrales électriques dans le monde entier, qui utilisent des conceptions de coeur de réacteur à eau. Ainsi, on souhaite en outre mettre au point un procédé de traitement des dépôts d'impuretés dans le coeur qui ait pour résultat que les dépôts d'impuretés dans le coeur présentent au moins une des propriétés suivantes : (i) un changement de morphologie, par exemple des impuretés à grain plus fin et/ou moins bien cristallisées, (ii) un changement de la forme du dépôt, par exemple des dépôts plus minces et/ou plus uniformément répartis, (iii) une diminution du temps de séjour, par exemple un temps plus court de séjour des impuretés dans le coeur, et (iv) un changement de composition, par exemple une augmentation de la teneur en carbone des impuretés. D'autre part, il est souhaitable de mettre au point un procédé pouvant empêcher le décalage de puissance provoqué par des impuretés (CIPS) et/ou la corrosion localisée provoquée par des impuretés (CILC) et/ou la corrosion générale des gainages et/ou des défaillances du combustible dans des réacteurs à eau.

Selon un aspect de l'invention, on propose un procédé pour un réacteur à eau sous pression comportant un circuit primaire et un coeur de réacteur, lequel procédé comprend l'addition d'une quantité suffisante d'un composé organique au caloporteur eau passant dans le circuit primaire du réacteur à eau sous pression, le composé organique contenant des éléments carbone et hydrogène, pour produire du carbone élémentaire. Le composé organique peut en outre contenir des éléments choisis dans l'ensemble comprenant l'oxygène, l'azote et des mélanges de ceux-ci. La vitesse d'addition de carbone élémentaire équivalent peut être maintenue dans une plage comprise entre environ 1 mg/heure et environ 10 g/heure. Le réacteur à eau peut être un réacteur nucléaire. Le caloporteur eau peut se trouver dans un système de caloporteur d'un réacteur nucléaire. Le composé organique peut être choisi dans l'ensemble comprenant les acides organiques, les alcools, les amines, les aldéhydes, les cétones et les mélanges de ceux-ci. Le composé organique peut être choisi dans l'ensemble comprenant l'acide acétique, le méthanol, l'éthanol, l'éthylamine, l'éthanolamine et des mélanges de ceux-ci. Le composé organique peut être sensiblement soluble. Le procédé peut en outre comprendre la formation, dans le coeur du réacteur, de dépôts de produits de corrosion, comprenant du carbone élémentaire en une quantité représentant d'environ 15 à environ 20 pour cent du poids des dépôts. Le niveau de rayonnement dans le coeur de réacteur peut aller jusqu'à environ 4000 Mrad/heure provenant de gammas et de neutrons.

La concentration d'hydrogène dans le coeur peut avoir une valeur supérieure à 0 cm3/kg ou une valeur comprise entre environ 25 et environ 50 cm3/kg. Le composé organique peut être ajouté en mode continu ou discontinu.

Le composé organique peut se présenter dans un état de haute pureté. Le procédé peut en outre comprendre la formation, dans le coeur du réacteur, de dépôts de produits de corrosion dans lesquels du carbone élémentaire est produit en une quantité qui a pour effet de changer au moins l'un des aspects morphologie, forme du dépôt, temps de séjour des impuretés dans le coeur du réacteur et teneur en carbone des dépôts d'impuretés, en conséquence de l'addition du composé organique.

D'autre part, le procédé peut comprendre la formation, dans le coeur du réacteur, de dépôts de produits de corrosion dans lesquels du carbone élémentaire est produit en une quantité qui a pour effet d'empêcher au moins l'un des aspects décalage de puissance provoqué par les impuretés, corrosion localisée provoquée par des impuretés, corrosion des gaines dans le coeur du réacteur et défaillances du combustible, en conséquence de l'addition du composé organique. Selon un autre aspect de l'invention, on propose un procédé pour un réacteur nucléaire comportant un circuit primaire, lequel procédé comprend l'addition d'une quantité suffisante d'un composé organique au caloporteur eau passant dans le circuit primaire du réacteur nucléaire, le composé organique contenant des éléments carbone et hydrogène, pour produire du carbone élémentaire. Le composé organique peut en outre contenir des éléments choisis dans l'ensemble comprenant l'oxygène, l'azote et des mélanges de ceux-ci. La vitesse d'addition de carbone élémentaire équivalent peut être maintenue dans une plage comprise entre environ 1 mg/heure et environ 10 g/heure. Le réacteur nucléaire peut être un réacteur nucléaire à eau sous pression. Selon encore un autre aspect de l'invention, on propose un réacteur nucléaire comportant un système de caloporteur de réacteur, lequel système de caloporteur de réacteur contient un caloporteur qui y circule. Le caloporteur comprend un additif organique, lequel contient des éléments carbone et hydrogène, et l'additif organique est présent dans le caloporteur de réacteur en une quantité suffisante pour produire du carbone élémentaire. Le composé organique peut en outre contenir des éléments choisis dans le groupe comprenant l'oxygène, l'azote et des mélanges de ceux-ci. Tel qu'il est utilisé ici et dans les revendications, le sigle CIPS désigne un décalage de la puissance axiale du coeur qui est supérieur ou égal à trois pour cent (3 %) de la puissance axiale prévue du coeur, suite à la concentration et au dépôt de bore dans des dépôts de produits de corrosion dans des zones du combustible subissant une ébullition nucléée en régime de sous-refroidissement. Le bore, qui s'accumule dans des dépôts épais de produits de corrosion dans le coeur du réacteur, peut engendrer des dépressions locales du flux de neutrons, ce qui décale la puissance axialement. Cela complique le contrôle effectué par les opérateurs du réacteur, et dans des cas où le décalage CIPS est important, cela peut limiter la centrale à une puissance nominale inférieure à 100 %. A mesure que l'épaisseur des dépôts d'impuretés dans le coeur augmente, la température de la surface de transfert de chaleur augmente, ce qui accroît la corrosion générale du gainage. Des dépôts d'impuretés localement épais peuvent entraîner des décalages de type CILC et éventuellement des défaillances du combustible. Le procédé de la présente invention concerne l'addition d'un composé organique au caloporteur eau d'un réacteur à eau sous pression. Le caloporteur eau passe dans le circuit primaire du réacteur à eau sous pression. Le procédé peut servir à modifier les produits de corrosion (c'est-à-dire les impuretés) qui circulent dans le caloporteur eau et/ou forment des films ou dépôts dans le coeur du réacteur.

D'autre part, l'addition du composé organique au caloporteur eau conduit à la production de carbone élémentaire (par exemple dans le coeur du réacteur, le caloporteur du circuit primaire et/ou les produits de corrosion se trouvant dans ceux-ci). Sans vouloir être lié par une théorie particulière, on pense que le carbone élémentaire est produit à partir de l'additif par l'effet combiné des niveaux de rayonnement élevés dans un coeur de réacteur lorsque la criticité est atteinte et de la concentration d'hydrogène dissous dans le caloporteur du réacteur. Selon un mode de réalisation, les niveaux de rayonnement dans le coeur et la concentration d'hydrogène dissous dans le caloporteur du réacteur sont chacun maintenus dans une plage située dans les normes industrielles pour l'exploitation de réacteurs REP. Selon un autre mode de réalisation, le niveau de rayonnement dans un coeur de réacteur en fonctionnement peut aller jusqu'à environ 4000 Mrad/heure provenant à la fois de gammas et de neutrons. Dans d'autres modes de réalisation, la concentration d'hydrogène dissous dans le coeur du réacteur peut être supérieure à zéro (0) cm3/kg ou être comprise entre environ 25 et environ 50 cm3/kg. D'autre part, on pense que les champs de rayonnement en coeur décomposent la molécule organique par voie radiolytique, et les conditions réductrices produites par l'hydrogène, présent en tant que partie intégrante des spécifications nominales de contrôle de la chimie des REP, ont pour effet qu'une partie des espèces radicalaires libres provenant du carbone organiquement lié se dépose sous forme de carbone élémentaire. L'addition d'acétate de zinc au caloporteur du réacteur peut réduire les champs de rayonnement hors coeur, ralentir aussi bien l'amorçage que la propagation de fissures de type PWSCC dans un alliage 600 et aboutir à des dépôts d'impuretés dans le coeur qui sont plus minces, d'un grain plus fin et plus uniformément répartis, et qui ont des temps de séjour dans le coeur plus courts et une teneur en carbone plus élevée. Selon la présente invention, l'apport d'un additif organique au caloporteur du réacteur, par exemple en une quantité suffisante pour produire du carbone élémentaire, peut modifier la morphologie et la forme des dépôts d'impuretés dans le coeur pour donner des dépôts d'impuretés dans le coeur qui sont plus minces, d'un grain plus fin, moins bien cristallisés et plus uniformément répartis, et qui ont des temps de séjour dans le coeur plus courts et une teneur en carbone plus élevée, avec des conséquences minimes ou nulles pour les films d'oxyde hors coeur et sans addition de zinc. Conformément à la présente invention, un composé organique est ajouté au caloporteur eau, tel que le caloporteur de réacteur, d'un réacteur à eau sous pression. Les composés organiques appropriés englobent ceux qui sont connus dans la technique et constitués au moins de carbone et d'hydrogène. Selon un mode de réalisation, le composé organique peut également comprendre de l'azote, de l'oxygène et des mélanges de ceux-ci. Ainsi, selon des variantes, les composés organiques utilisables dans la présente invention peuvent englober ceux contenant au moins du carbone et de l'hydrogène, ou au moins du carbone, de l'hydrogène et de l'oxygène, ou au moins du carbone, de l'hydrogène et de l'azote, ou au moins du carbone, de l'hydrogène, de l'oxygène et de l'azote. Selon un mode de réalisation préféré, l'additif est miscible avec le caloporteur eau ou au moins sensiblement soluble dans celui-ci. Cependant, il est possible d'utiliser même des additifs organiques non miscibles ou seulement peu solubles, si on accepte de moins maîtriser la vitesse d'addition. Des exemples non limitatifs de composés organiques appropriés pouvant être utilisés dans le cadre de la présente invention peuvent englober des acides organiques, tels que l'acide acétique, sans y être limité, des alcools, tels que le méthanol et l'éthanol, sans y être limité, des aldéhydes, des amines, des cétones et des mélanges de ceux-ci. D'autres exemples non limitatifs peuvent englober des composés organiques solubles ou peu solubles, qui contiennent au moins du carbone et de l'hydrogène et, de manière facultative, de l'oxygène, par exemple l'acétate d'éthyle, sans y être limité, et/ou, de manière facultative, de l'azote, y compris des amines organiques telles que l'éthylamine et l'éthanolamine, sans y être limité. Selon un mode de réalisation, des formes très pures du composé organique sont utilisées, en conformité avec les pratiques des normes industrielles limitant les impuretés à un niveau aussi faible qu'il est raisonnablement possible (ALARA) dans tout additif au caloporteur d'un réacteur REP. Le composé organique peut être ajouté au caloporteur eau à l'aide de différents mécanismes conventionnels connus, par exemple l'injection, sans y être limité. L'addition peut être réalisée par exemple en mode continu ou discontinu. Selon un mode de réalisation non limitatif, le composé organique est injecté en continu dans le caloporteur du réacteur. D'autre part, selon un mode de réalisation non limitatif, l'injection peut être utilisée pendant la marche en puissance. Le composé organique est injecté dans le caloporteur à une vitesse suffisante pour produire du carbone élémentaire. Selon un mode de réalisation, la vitesse d'injection du composé organique est suffisante pour produire du carbone élémentaire en une quantité qui a pour effet de changer la morphologie et la forme des dépôts d'impuretés dans le coeur, comme décrit plus haut. Selon un mode de réalisation, le composé organique est injecté dans le caloporteur du réacteur à une vitesse qui est suffisante pour donner une vitesse d'addition de carbone élémentaire équivalent maintenue dans la plage allant d'environ 1 mg/heure à environ 10 g/heure. L'injection du composé organique à une vitesse située dans cette plage peut être suffisante pour qu'il se forme, dans le coeur du réacteur, des dépôts de produits de corrosion qui contiennent du carbone élémentaire en une quantité représentant entre environ 15 et environ 20 pour cent du poids des dépôts.

Sans vouloir être lié par une théorie particulière, on pense que le dépôt de carbone élémentaire sur le gainage du coeur du réacteur et sur des dépôts d'impuretés en cours de formation dans le coeur agit favorablement sur la morphologie et la forme des dépôts d'impuretés dans le coeur, dans le sens d'une réduction des risques de décalage axial de puissance et de corrosion localisée provoqués par les impuretés (CIPS/CILC) et/ou d'une réduction de la corrosion générale du gainage de combustible et des défaillances du combustible. D'autre part, on pense que la présence de l'additif organique sert à influencer et contrôler la rétention et la libération des dépôts dans le coeur pour réduire au minimum les risques de CIPS/CILC et réduire la corrosion générale du gainage de combustible et les défaillances du combustible. Par exemple, pendant la marche en puissance, l'injection d'un composé organique dans le caloporteur du réacteur, à une vitesse qui a pour effet de produire du carbone élémentaire en une quantité efficace, ou à une vitesse efficace ou située dans une plage spécifiée prédéterminée, peut produire dans le coeur des dépôts de produits de corrosion qui présentent au moins une caractéristique souhaitable, telles que les suivantes, sans y être limité : (i) un changement de morphologie, par exemple des impuretés qui ont un grain plus fin et/ou sont moins bien cristallisées, (ii) un changement de la forme du dépôt, par exemple des dépôts plus minces et/ou plus uniformément répartis, (iii) une diminution du temps de séjour, par exemple un temps plus court de séjour des impuretés dans le coeur, et (iv) un changement de composition, par exemple une augmentation de la teneur en carbone des impuretés. Ces changements sont définis par rapport aux dépôts de produits de corrosion dans le coeur formés dans des conditions de fonctionnement nominales de chimie du caloporteur d'un réacteur REP.

Evaluations de l'addition d'acétate de zinc L'addition d'acétate de zinc a été utilisée dans un nombre croissant de réacteurs REP, aux fins de réduire les champs de rayonnement hors coeur et d'apporter une protection contre la formation de fissures de corrosion sous contrainte sous l'action de l'eau du circuit primaire (PWSCC) à l'acier inoxydable austénitique et aux alliages à base de nickel qui sont utilisés pour la construction de la barrière de pression du système de caloporteur du réacteur (RCS) et d'éléments de structure dans le RCS, comme expliqué dans Pressurized Water Reactor Primary Water Zinc Application Guidelines (Indications pour la mise en oeuvre de zinc dans l'eau primaire d'un réacteur à eau sous pression). EPRI, Palo Alto, CA : 2006. 1013420. Après l'utilisation initiale de l'addition de zinc dans l'Installation A pendant le Cycle 10, l'examen visuel du coeur pendant l'arrêt de rechargement a révélé un dépôt noir d'apparence uniforme sur toute la hauteur des assemblages combustibles, comme décrit dans Evaluation of Zinc Addition to the Primary Coolant of PWRs (Evaluation de l'addition de zinc au caloporteur de REP). EPRI, Palo Alto, CA : octobre 1996. TR-106358, vol. 1. Les mesures effectuées sur des échantillons d'impuretés qui ont été prélevés par grattage sur ces assemblages combustibles ont montré que les dépôts d'impuretés étaient extrêmement minces (< 0,5 m), par rapport aux cycles de fonctionnement précédents de cette installation, même dans les parties les plus chaudes où une ébullition nucléée maximale en régime de sous-refroidissement était attendue et une épaisseur maximale des impuretés était normalement observée. L'apparence visuelle de ces impuretés était décrite comme étant très inhabituelle. Les dépôts sur combustible de l'Installation A Cycle 10 étaient également décrits comme étant différents des dépôts d'impuretés sur combustible formés sur des coeurs où l'addition d'acétate de zinc n'avait pas été utilisée. On a noté que les dépôts à l'apparence de suie pouvaient être facilement enlevés par l'outil d'échantillonnage et étaient loin d'être aussi tenaces que les dépôts sur des coeurs où l'addition d'acétate de zinc n'était pas utilisée. Les calculs de temps de séjour pour ces impuretés ont montré que ces dépôts restaient sur le coeur pendant à peu près moitié aussi longtemps que les impuretés présentes dans cette installation lors du cycle de fonctionnement précédent, qui s'était déroulé sans addition d'acétate de zinc. Une étude a été menée, comme décrit dans Evaluation of Fuel Clad Corrosion Product Deposits and Circulating Corrosion Deposits in PWRs (Evaluation de dépôts de produits de corrosion sur des gainages de combustible et de dépôts de corrosion en circulation dans des réacteurs REP). EPRI, Palo Alto, CA, et la société Westinghouse Electric Company, Pittsburgh, PA : 2004. 1009951, où les dépôts d'impuretés sur les coeurs de neuf réacteurs REP commerciaux en fonctionnement étaient prélevés, analysés et comparés. L'un des neuf REP, Cycle 11 à l'Installation B, fonctionnait avec addition d'acétate de zinc au système de caloporteur du réacteur (RCS). On a constaté que les dépôts d'impuretés sur le coeur de cette installation contenaient du carbone et étaient plus minces, moins cristallins et plus mobiles que les impuretés déposées sur les coeurs d'installations fonctionnant sans addition d'acétate de zinc. La morphologie des dépôts d'impuretés sur le coeur de l'Installation B après le Cycle 11 était en outre décrite comme de taille sub-micronique, sans facettes cristallines distinctes.

Cette observation contrastait fortement avec la morphologie des dépôts d'impuretés sur les coeurs des installations où l'on n'ajoutait pas d'acétate de zinc. La morphologie des impuretés sur les coeurs des installations où l'on n'ajoute pas d'acétate de zinc était décrite comme étant constituée de particules de taille micronique et bien cristallisées. Comme décrit dans Evaluation of Fuel Cladding Corrosion and Corrosion Product Deposits from Callaway, Cycle 13: Results of Poolside Examinations Following One Cycle of Zinc Addition (Evaluation de la corrosion de gainages de combustible et des dépôts de produits de corrosion de Callaway, Cycle 13 : résultats d'examens effectués depuis le bord de la piscine à la suite d'un cycle d'addition de zinc). EPRI, Palo Alto, CA : 2005. 1011088, des examens d'impuretés sur coeur ont également été effectués à l'Installation C après le Cycle 13, le cycle initial de fonctionnement avec addition d'acétate de zinc au système de caloporteur du réacteur. Les dépôts d'impuretés formés sur le coeur après l'addition d'acétate de zinc étaient comparés à des dépôts formés sur le coeur avant l'addition d'acétate de zinc, dans la même installation, et étaient décrits comme étant différents en termes de composition chimique et de morphologie du dépôt, plus minces, plus largement répartis sur le coeur, moins activés et plus faciles à enlever après l'arrêt. Les résultats ci-après du deuxième cycle d'addition d'acétate de zinc à l'Installation C étaient décrits dans Evaluation of Fuel Cladding Corrosion and Corrosion Product Deposits from Callaway, Cycle 14: Results of Poolside Measurements Following Two Cycles of Zinc Addition (Evaluation de la corrosion de gainages de combustible et des dépôts de produits de corrosion de Callaway, Cycle 14 : résultats de mesures effectuées depuis le bord de la piscine suite à deux cycles d'addition de zinc). EPRI, Palo Alto, CA, 2006. 1013425. Lors de l'examen d'impuretés déposées sur le coeur après le Cycle 14, on a constaté que du carbone élémentaire était un constituant des dépôts d'impuretés sur le coeur. La transition vers des impuretés moins activées (c'est-à-dire avec une activité spécifique plus faible et un temps de séjour plus court) pendant le Cycle 13 s'était poursuivie au cours du Cycle 14. En plus de l'examen des dépôts d'impuretés sur combustible, des mesures de la corrosion des gainages ont été réalisées sur un certain nombre d'installations, avant et après l'addition d'acétate de zinc. Les installations fonctionnant avec addition d'acétate de zinc donnaient en moyenne de plus faibles épaisseurs d'oxyde que les installations fonctionnant sans addition d'acétate de zinc. Les valeurs mesurées réelles pouvaient également être comparées à l'épaisseur d'oxyde prédite sur la base de modèles de corrosion. L'Installation D subissait une corrosion en conformité avec les prévisions avant l'addition d'acétate de zinc, tandis que les crayons combustibles qui avaient été exposés à l'acétate de zinc subissaient moins de corrosion que prévu. Ainsi, l'examen du combustible de centrales REP où l'on ajoute de l'acétate de zinc a montré des changements bénéfiques au niveau des impuretés, par exemple des dépôts d'impuretés sur coeur plus minces, un temps de séjour plus court des dépôts d'impuretés sur coeur, une plus forte teneur en carbone des dépôts d'impuretés sur coeur et des dépôts d'impuretés sur coeur d'un grain plus fin et moins bien cristallisés, mais qui ne se limitent pas à ceux-ci. Conformément à la présente invention, on peut parvenir à des changements bénéfiques des impuretés en ajoutant au caloporteur eau d'un réacteur à eau sous pression un composé organique qui est constitué au moins de carbone et d'hydrogène, mais peut également inclure de l'oxygène, de l'azote et des mélanges de ceux-ci. Selon un mode de réalisation, le réacteur à eau sous pression est un réacteur nucléaire. Selon un autre mode de réalisation, le réacteur nucléaire comprend un caloporteur de réacteur circulant dans le système de caloporteur de réacteur (RCS). L'addition du composé organique peut agir sur les dépôts d'impuretés dans le coeur. En outre, l'additif organique peut produire des changements bénéfiques dans la formation et la morphologie des dépôts d'impuretés. Les dépôts d'impuretés dans le coeur qui en résultent peuvent présenter au moins une des propriétés suivantes : (i) un changement de morphologie, par exemple des impuretés qui ont un grain plus fin et/ou qui sont moins bien cristallisées, (ii) un changement de la forme du dépôt, par exemple d'un dépôt plus mince et/ou plus uniformément répartis, (iii) une diminution du temps de séjour, par exemple des impuretés, dont le temps de séjour sur le coeur est plus court, et (iv) un changement de composition, par exemple des impuretés dont la teneur en carbone est plus élevée. On pense que ces changements bénéfiques des impuretés dans le coeur ont pour effet d'empêcher le décalage de puissance et/ou la corrosion localisée provoqués par les impuretés (CIPS, CILC) et/ou la corrosion générale des gainages de combustible et/ou des défaillances du combustible. Bien que des modes de réalisation spécifiques de l'invention aient été décrits en détail, l'homme du métier comprendra que différentes modifications et variantes peuvent être apportées à ces détails, dans le cadre de l'ensemble des enseignements de l'exposé. Par conséquent, les agencements particuliers décrits ici le sont uniquement à titre d'exemples non limitatifs pour la portée de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé pour un réacteur à eau sous pression comportant un circuit primaire et un coeur de réacteur, caractérisé par le fait qu'il comprend : l'addition d'une quantité suffisante d'un composé organique au caloporteur eau passant dans le circuit primaire du réacteur à eau sous pression, le composé organique englobant des éléments carbone et hydrogène, pour produire du carbone élémentaire.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le composé organique inclut en outre des éléments choisis dans l'ensemble comprenant l'oxygène, l'azote et des mélanges de ceux-ci.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la vitesse d'addition de carbone élémentaire équivalent est maintenue dans une plage comprise entre environ 1 mg/heure et environ 10 g/heure.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le caloporteur eau se trouve dans un système caloporteur d'un réacteur nucléaire.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le composé organique est choisi dans l'ensemble comprenant les acides organiques, les alcools, les amines, les aldéhydes, les cétones et les mélanges de ceux-ci.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le composé organique est choisi dans l'ensemble comprenant l'acide acétique, le méthanol, l'éthanol, l'éthylamine, l'éthanolamine et des mélanges de ceux-ci.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le composé organique est sensiblement soluble.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre la formation, dans le coeur du réacteur, de dépôts de produits de corrosion comportant du carbone élémentaire en une quantité d'environ 15 à environ 20 pour cent du poids des dépôts.
9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le niveau de rayonnement dans le coeur du réacteur va jusqu'à environ 4000 Mrad/heure provenant de gammas et de neutrons.
10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre le maintien de la concentration d'hydrogène dans le coeur du réacteur à une valeur supérieure à 0 cm3/kg.
11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre le maintien de la concentration d'hydrogène dans le coeur du réacteur à une valeur comprise entre environ 25 et environ 50 cm3/kg.
12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'addition du composé organique est effectuée en mode continu.
13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'addition du composé organique est effectuée en mode discontinu.
14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le composé organique se présente dans un état de haute pureté.
15. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre la formation, dans le coeur du réacteur, de dépôts de produits de corrosion dans lesquels du carbone élémentaire est produit en une quantité qui a pour effet de changer au moins l'un des aspects morphologie, forme du dépôt, temps de séjour des impuretés dans le coeur du réacteur et teneur en carbone des dépôts d'impuretés, en conséquence de l'addition du composé organique.
16. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre la formation, dans le coeur du réacteur, de dépôts de produits de corrosion dans lesquels du carbone élémentaire est produit en une quantité qui a pour effet d'empêcher au moins l'un des aspects décalage de puissance provoqué par des impuretés, corrosion localisée provoquée par des impuretés, corrosion des gaines dans le coeur de réacteur et défaillances du combustible, en conséquence de l'addition du composé organique.
17. Procédé pour un réacteur nucléaire comportant un circuit primaire, caractérisé par le fait qu'il comprend :l'addition d'une quantité suffisante d'un composé organique au caloporteur eau passant dans le circuit primaire du réacteur nucléaire, le composé organique englobant des éléments carbone et hydrogène, pour produire du carbone élémentaire.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé par le fait que le composé organique inclut en outre des éléments choisis dans l'ensemble comprenant l'oxygène, l'azote et des mélanges de ceux-ci.
19. Procédé selon la revendication 17, caractérisé par le fait que la vitesse d'addition de carbone élémentaire équivalent est maintenue dans une plage comprise entre environ 1 mg/heure et environ 10 g/heure.
20. Procédé selon la revendication 17, caractérisé par le fait que le réacteur nucléaire est un réacteur nucléaire à eau sous pression.
21. Réacteur nucléaire comportant un système de caloporteur de réacteur, lequel système de caloporteur de réacteur contient un caloporteur qui y circule, lequel caloporteur comprend un additif organique qui contient des éléments carbone et hydrogène, lequel additif organique est présent dans le caloporteur de réacteur en une quantité qui est suffisante pour produire du carbone élémentaire.
22. Réacteur selon la revendication 21, caractérisé par le fait que le composé organique contient en outre des éléments choisis dans l'ensemble comprenant l'oxygène, l'azote et des mélanges de ceux-ci. 2943833 ABREGE DESCRIPTIF Procédé d'addition d'un composé organique au caloporteur eau d'un réacteur à eau sous pression, et réacteur nucléaire La présente invention concerne d'une manière générale un procédé pour un réacteur à eau sous pression. Le réacteur à eau sous pression comprend un circuit primaire et un coeur de réacteur. Le procédé comprend l'addition d'une quantité suffisante d'un composé organique au caloporteur eau passant dans le circuit primaire du réacteur à eau sous pression. Le composé organique comprend des éléments carbone et hydrogène pour produire du carbone élémentaire. L'invention concerne aussi un réacteur nucléaire dans lequel un additif organique est présent dans le caloporteur.