FR3001828B1 - Dispositif d'injection de securite a multiples etages et systeme d'injection de securite passif comportant ce dispositif - Google Patents
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Abstract
La présente invention peut présenter un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux, comprenant un réservoir d'injection de sécurité formé pour contenir du fluide de refroidissement à injecter dans une cuve de réacteur par une hauteur d'eau gravitationnelle lorsqu'un accident se produit dans lequel la pression ou le niveau d'eau de la cuve de réacteur diminue, une conduite d'équilibrage de pression raccordée à la cuve de réacteur et au réservoir d'injection de sécurité pour former un équilibre de pression entre la cuve de réacteur et le réservoir d'injection de sécurité, et un ensemble de conduites d'injection de sécurité raccordées au réservoir d'injection de sécurité et à la cuve de réacteur pour injecter du fluide de refroidissement dans la cuve de réacteur dans un état d'équilibre de pression entre la cuve de réacteur et le réservoir d'injection de sécurité, et raccordées au réservoir d'injection de sécurité avec différentes hauteurs pour réduire un débit du fluide de refroidissement injecté dans la cuve de réacteur pas à pas en fonction de la réduction du niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité afin d'injecter du fluide de refroidissement dans la cuve de réacteur à de multiples niveaux.
Description
DISPOSITIF D'INJECTION DE SECURITE A MULTIPLES ETAGES ET SYSTEME D'INJECTION DE SECURITE PASSIF COMPORTANT CE DISPOSITIF
CONTEXTE DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention
La présente invention concerne un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux capable d'injecter un fluide de refroidissement dans une cuve de réacteur pas à pas lorsqu'un accident de réacteur se produit, et un système d'injection de sécurité passif comportant ce dispositif. 2. Description de l'art antérieur
Un réacteur peut être classé en fonction de la configuration d'un système de sécurité ou de l'emplacement d'installation d'un composant principal. En fonction des caractéristiques d'un système de sécurité, un réacteur peut être classé en i) un réacteur actif utilisant une force active telle qu'une pompe ou similaire, et ii) un réacteur passif utilisant une force passive telle que la force de la pesanteur, la force de la pression ou similaire. Et, également, en fonction de l'emplacement d'installation des composants principaux (un générateur de vapeur, un pressuriseur et une turbine de pompe), un réacteur peut être divisé en i) un réacteur de type à boucles dans lequel les composants principaux sont installés en-dehors de la cuve du réacteur, et ii) un réacteur intégral dans lequel les composants principaux sont installés à l'intérieur de la cuve du réacteur.
Lorsqu'un accident se produit dans un réacteur, des réservoirs passifs de divers types sont utilisés pour fournir de l'eau de refroidissement de secours à une cuve de réacteur, i) Un réservoir d'injection de sécurité sous pression d'azote (accumulateur) pour fournir rapidement du fluide de refroidissement à un réacteur pendant un accident de perte de fluide de refroidissement due à une grande fissure, dans lequel une grande conduite est fissurée résultant en la sortie d'une grande quantité de fluide de refroidissement, est utilisé dans les réacteurs à eau du type à boucles commerciaux nationaux et à l'étranger, et ii) un réservoir d'appoint de cœur utilisant une hauteur d'eau gravitationnelle à la suite de l'établissement d'un équilibre de pression entre le réacteur et le réservoir est utilisé en plus d'un réservoir d'injection de sécurité sous pression d'azote dans les réacteurs du type à boucles passifs de Westinghouse Etats-Unis tels que AP600, AP1000, etc.
Dans le réacteur intégral, les composants principaux tels que les pompes et les générateurs de vapeur ou similaire sont installés à l'intérieur de la cuve du réacteur contrairement au réacteur à eau du type à boucles commercial, et ainsi il n'y a pas de grandes conduites pour relier les composants principaux. Par conséquent, dans les conduites reliant une cuve de réacteur et des systèmes tels qu'un système de commande chimique et de volume, un système d'injection de sécurité, un système de refroidissement à l'arrêt, une vanne de sécurité, et similaire, sont de petite taille dans le réacteur intégral. Du fait de ces caractéristiques, un accident de perte de fluide de refroidissement due à une grande fissure, où de grandes conduites sont fissurées, est fondamentalement éliminé.
En outre, dans le réacteur intégral, les composants principaux sont installés dans une cuve de réacteur, où une grande quantité de fluide de refroidissement existe. Par conséquent, lorsqu'un accident, un accident de perte de fluide de refroidissement due à une fissure telle qu'une fissure de conduite ou similaire, se produit dans le réacteur intégral, la pression et le niveau d'eau à l'intérieur de la cuve du réacteur diminuent lentement comparés à ceux d'un réacteur du type à boucles. Même si le réacteur intégral présente ces caractéristiques, en général, le réacteur intégral nécessite i) un débit élevé d'injection de sécurité de fluide de refroidissement au stade initial de l'accident auquel le niveau du cœur diminue relativement rapidement, ii) un débit moyen d'injection de sécurité de fluide de refroidissement au début et au milieu de l'accident, stades auxquels le débit de décharge de fluide de refroidissement est relativement élevé du fait d'une pression interne élevée de la cuve du réacteur, et iii) un faible débit d'injection de sécurité de fluide de refroidissement au milieu et à la fin de l'accident, stades auxquels le débit de décharge de fluide de refroidissement est considérablement réduit du fait d'une pression réduite de la cuve du réacteur. On note qu'un débit élevé du réacteur intégral est assez inférieur à un débit nécessaire dans le réacteur du type à boucles commercial.
Cependant, un réservoir d'injection de sécurité sous pression d'azote dans l'art antérieur a généralement été conçu pour injecter rapidement un débit élevé de fluide de refroidissement d'une manière sûre lorsque la pression interne de la cuve du réacteur diminue rapidement, et un réservoir d'appoint de cœur dans l'art antérieur a été conçu pour une injection de manière sûre à un débit à mode unique le long d'un passage prédéterminé du fait d'une hauteur d'eau gravitationnelle · à la suite de l'établissement d'un équilibre de pression entre la cuve du réacteur et le réservoir d'appoint de coeur. En conséquence, afin de compenser un tel inconvénient dans l'art antérieur, des systèmes de divers types sont utilisés d'une manière compliquée dans un réacteur en fonction de la caractéristique requise d'injection de sécurité pendant un accident.
Par exemple, i) un réservoir d'appoint de coeur à équilibre de pression (injection de sécurité à une pression élevée), un réservoir d'injection de sécurité sous pression (injection de sécurité à une pression moyenne), un réservoir de stockage d'eau de réapprovisionnement intermédiaire (injection de sécurité à une faible pression), et similaire sont utilisés d'une manière compliquée dans un système de sécurité passif tel que les réacteurs à eau pressurisée passifs AP600, AP1000 et similaire, et ii) un réservoir d'injection de sécurité sous pression (injection de sécurité à une pression moyenne), une pompe d'injection de sécurité à une pression élevée, une pompe d'injection de sécurité à une faible pression et similaire sont utilisés d'une manière compliquée dans un système de sécurité actif.
Par conséquent, un dispositif pour simplifier les équipements d'injection de sécurité qui ont été configurés d'une manière compliquée en fonction de la caractéristique requise d'injection de sécurité dans le réacteur pour injecter efficacement un fluide de refroidissement sera pris en considération.
RESUME DE L'INVENTION
Un aspect de la présente invention consiste à simplifier un équipement d'injection de sécurité qui a été configuré d'une manière compliquée.
Un autre aspect de la présente- invention consiste à proposer un équipement d'injection de sécurité dans lequel un. débit d'injection de fluide de refroidissement est modifié en fonction de la caractéristique requise d'injection de sécurité dans le réacteur lorsqu'un accident se produit.
Afin d'accomplir les aspects qui précèdent, un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux selon un mode de réalisation de la présente invention peut comprendre un réservoir d'injection de sécurité formé pour contenir un fluide de refroidissement à injecter dans une cuve de réacteur par une hauteur d'eau gravitationnelle lorsqu'un accident se produit dans lequel la pression ou le niveau d'eau de la cuve du réacteur diminue, une conduite d'équilibrage de pression raccordée à la cuve du réacteur et le réservoir d'injection de sécurité pour former un état d'équilibre de pression entre la cuve du réacteur et le réservoir d'injection de sécurité, et un ensemble de conduites d'injection de sécurité raccordées au réservoir d'injection de sécurité et à la cuve du réacteur pour injecter du fluide de refroidissement dans la cuve du réacteur dans un état d'équilibre de pression entre la cuve du réacteur et le réservoir d'injection de sécurité, et raccordées au réservoir d'injection de sécurité avec différentes hauteurs pour réduire un débit de fluide de refroidissement injecté dans la cuve du réacteur pas à pas en fonction de la réduction du niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité.
Selon un exemple associé à la présente invention, la conduite d'injection de sécurité peut former une résistance à l'écoulement totale qui est augmentée pas à pas en fonction de la réduction du niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité pour diminuer un débit de fluide de refroidissement injecté dans la cuve-du réacteur. Il est basé sur un principe dans lequel une résistance à l'écoulement du total des passages additionnés diminue dans le cas d'une injection de sécurité avec deux passages additionnés par rapport à un seul passage, et diminue davantage dans le cas de trois passages additionnés par rapport à deux passages additionnés.
Selon un autre exemple associé à la présente invention, la conduite d'injection de sécurité peut comprendre une première conduite d'injection de sécurité raccordée à une partie d'extrémité inférieure du réservoir d'injection de sécurité pour fournir de manière continue un passage d'injection pour que le fluide de refroidissement introduit à l'intérieur du réservoir d'injection de sécurité soit injecté dans la cuve du réacteur, et au moins une deuxième conduite d'injection de sécurité raccordée au réservoir d'injection de sécurité à un emplacement plus haut d'une hauteur prédéterminée par rapport à la première conduite d'injection de sécurité pour fournir un passage d'injection pour le fluide de refroidissement jusqu'à ce que le niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité devienne inférieur à un niveau d'eau prédéterminé.
Selon un autre exemple associé à la présente invention, le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux peut en outre comprendre une pluralité d'orifices, dont au moins un est installé pour chacune des conduites d'injection de sécurité pour agir en tant que résistance à l'écoulement d'injection de fluide de refroidissement, et configuré pour augmenter une résistance à l'écoulement totale pas à pas en fonction de la réduction du niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité. Il est destiné à donner une résistance à l'écoulement appropriée pour chacune des conduites d'injection de sécurité, effectuant de ce fait une injection de fluide de refroidissement appropriée pas à pas en fonction de la caractéristique requise du réacteur lorsqu'un accident se produit.
Selon un autre exemple associé à la présente invention, le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux peut en outre comprendre une vanne d'isolement installée au niveau de la conduite d'équilibrage de pression pour bloquer l'écoulement de fluide de refroidissement de la cuve du réacteur dans le réservoir d'injection de sécurité pendant un fonctionnement normal de l'installation, et destinée à être ouverte par un signal de commande généré à partir de la réduction de la pression ou du niveau d'eau de la cuve du réacteur pour mettre en œuvre l'injection de fluide de refroidissement dans un état d'équilibre de pression entre la cuve du réacteur et le réservoir d'injection de sécurité par une hauteur d'eau gravitationnelle lorsqu'un accident se produit.
Selon un autre exemple associé à la présente invention, le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux peut en outre comprendre une vanne d'isolement installée au niveau de la conduite d'injection de sécurité pour bloquer l'écoulement de fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité vers la cuve du réacteur dans un état d'équilibre de pression avec la cuve du réacteur pendant un fonctionnement normal de l'installation, et destinée à être ouverte par un signal de commande généré à partir de la réduction de la pression ou du niveau d'eau de la cuve du réacteur pour mettre en œuvre l'injection de fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité dans la cuve du réacteur lorsqu'un accident se produit.
En outre, afin d'effectuer la tâche qui précède, selon la présente invention, il est présenté un système d'injection de sécurité passif. Le système d'injection de sécurité passif peut comprendre un réservoir d'appoint de cœur relié à une cuve de réacteur pour maintenir un état d'équilibre de pression avec la cuve du réacteur et injecter du fluide de refroidissement dans la cuve du réacteur lorsqu'un accident se produit dans lequel la pression ou le niveau d'eau de la cuve du réacteur diminue, et un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux raccordé à la cuve du réacteur pour injecter un fluide de refroidissement pas à pas dans la cuve du réacteur à une pression inférieure à celle du réservoir d'appoint de cœur à la suite de l'injection du réservoir d'appoint de cœur, dans lequel le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux comprend un réservoir d'injection de sécurité formé pour contenir un fluide de refroidissement à injecter dans une cuve de réacteur par une hauteur d'eau gravitationnelle lorsqu'un accident se produit dans lequel la pression ou le niveau d'eau de la cuve du réacteur diminue, une conduite d'équilibrage de pression raccordée à la cuve du réacteur et au réservoir d'injection de sécurité pour former un équilibre de pression entre la cuve du réacteur et le réservoir d'injection de sécurité, et raccordée à la cuve du réacteur et au réservoir d'appoint de cœur pour former un état d'équilibre de pression entre la cuve du réacteur et le réservoir d'appoint de cœur, et un ensemble de conduites d'injection de sécurité raccordées au réservoir d'injection de sécurité et à la cuve du réacteur pour injecter un fluide de refroidissement dans la cuve du réacteur dans un état d'équilibre de pression entre la cuve du réacteur et le réservoir d'injection de sécurité, et raccordées au réservoir d'injection de sécurité avec différentes hauteurs pour réduire un débit de fluide de refroidissement injecté dans la cuve du réacteur pas à pas en fonction de la réduction du niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité.
Selon un exemple associé à la présente invention, le système d'injection de sécurité passif peut en outre comprendre une vanne d'isolement installée au niveau de la conduite d'équilibrage de pression pour bloquer l'écoulement de fluide de refroidissement de la cuve du réacteur dans le réservoir d'injection de sécurité pendant un fonctionnement normal de l'installation, et destinée à être ouverte par un signal de commande généré à partir de la réduction de la pression ou du niveau d'eau de la cuve du réacteur pour mettre en œuvre une injection de fluide de refroidissement dans un état d'équilibre de pression entre la cuve du réacteur et le réservoir d'injection de sécurité par une hauteur d'eau gravitationnelle lorsqu'un accident se produit.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les figures jointes, qui sont incluses pour permettre une plus grande compréhension de 1'invention, illustrent des modes de réalisation de l'invention et, avec la description, servent à expliquer les principes de l'invention.
Sur les figures : la figure 1 est une vue conceptuelle illustrant un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux associé à un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 2 est une vue conceptuelle illustrant l'état de fonctionnement normal de l'installation d'un réacteur intégral installé avec un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux illustré sur la figure 1 ; la figure 3 est une vue conceptuelle illustrant le fonctionnement d'un équipement de sécurité lorsqu'un accident de perte de fluide de refroidissement se produit dans le réacteur intégral illustré sur la figure 2 ; la figure 4 est une vue conceptuelle illustrant une étape d'équilibrage de pression lorsqu'un accident de perte de fluide de refroidissement se produit dans le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux illustré sur la figure 1 ; la figure 5 est une vue conceptuelle illustrant une étape d'injection de fluide de refroidissement (débit moyen de l'étape d'injection) dans un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux suivant la figure 4 ; la figure 6 est une vue conceptuelle illustrant une étape d'injection de fluide de refroidissement (faible débit de l'étape d'injection) dans un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux suivant la figure 5 ; la figure 7 est un graphe illustrant un débit d'injection de fluide de refroidissement dans le temps dans un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux et un réservoir d'appoint de cœur décrits sur les figures 1 à 6 ; la figure 8 est une vue conceptuelle illustrant un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux associé à un autre mode de réalisation de la présente invention ; -χ la figure 9 est une vue conceptuelle illustrant l'état de fonctionnement normal de l'installation d'un réacteur intégral installé avec un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux illustré sur la figure 8 ; la figure 10 est une vue conceptuelle illustrant le fonctionnement d'un équipement de sécurité lorsqu'un accident de perte de fluide de refroidissement se produit dans le réacteur intégral illustré sur la figure 9 ; la figure 11 est une vue conceptuelle illustrant une étape d'équilibrage de pression lorsqu'un accident de perte de fluide de refroidissement se produit dans le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux illustré sur la figure 8 ; la figure 12 est une vue conceptuelle illustrant une étape d'injection de fluide de refroidissement (débit élevé de l'étape d'injection) dans un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux suivant la figure 11 ; la figure 13 est une vue conceptuelle illustrant une étape d'injection de fluide de refroidissement (débit moyen de l'étape d'injection) dans un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux suivant la figure 12 ; la figure 14 est une vue conceptuelle illustrant une étape d'injection de fluide de refroidissement (faible débit de l'étape d'injection) dans un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux suivant la figure 13 ; la figure 15 est une vue conceptuelle illustrant un exemple modifié d'un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux illustré sur la figure 8 ; et la figure 16 est un graphe illustrant un débit d'injection de fluide de refroidissement dans le temps dans un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux décrit sur les figures 8 à 15.
DESCRIPTION DETAILLEE DU MODE DE REALISATION PREFERE
Ci-après, un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux associé à la présente invention et un système d'injection de sécurité passif comportant ce dispositif vont être décrits plus en détail en référence aux figures jointes. Même dans les modes de réalisation différents selon la présente invention, les numéros de référence identiques ou similaires désignent des configurations identiques ou similaires, et leur description sera substituée par la description qui précède. Sauf si cela est clairement mentionné autrement, les expressions au singulier utilisées dans la présente invention peuvent inclure une signification plurielle.
Les figures 1 à 7 sont des vues illustrant un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux associé à un mode de réalisation de la présente invention, et les figures 8 à 15 sont des vues illustrant un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux associé à un autre mode de réalisation de la présente invention.
La figure 1 est une vue conceptuelle illustrant un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 associé à un mode de réalisation de la présente invention.
Le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 est relié à une cuve de réacteur 12, et formé pour injecter un fluide de refroidissement dans la cuve de réacteur 12 en utilisant une force passive lorsqu'un accident de perte de fluide de refroidissement se produit du fait d'une fissure telle qu'une fissure de conduite. Cependant, le débit d'injection de fluide de refroidissement nécessaire dans le temps à la suite d'un accident peut ne pas être constant, et ainsi le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 est conçu pour modifier le débit du fluide de refroidissement qui est injecté dans le temps.
Le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 peut comprendre un réservoir d'injection de sécurité 110, une conduite d'équilibrage de pression 120 et un ensemble de conduites d'injection de sécurité 130.
Le réservoir d'injection de sécurité 110 est formé pour recevoir un fluide de refroidissement dans celui-ci. Le fluide de refroidissement stocké à l'intérieur du réservoir d'injection de sécurité 110 est injecté du réservoir d'injection de sécurité 110 dans la cuve de réacteur 12 du fait d'une hauteur d'eau gravitationnelle lorsqu'un accident de perte de fluide de refroidissement se produit dans lequel la pression ou le niveau d'eau de la cuve de réacteur 12 diminue. La hauteur d'eau gravitationnelle, en tant que hauteur d'eau déterminée par un emplacement dans le champ gravitationnel, est l'énergie formée par le réservoir d'injection de sécurité 110 disposé à un emplacement plus élevé que celui de la cuve de réacteur 12 . Par conséquent, l'injection de fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité 110 dans la cuve de réacteur 12 est effectuée du fait d'une hauteur d'eau gravitationnelle qui est une force passive, et ainsi il n'est pas nécessaire qu'une énergie supplémentaire soit fournie à partir de l'extérieur. Un espace ne comprenant pas de fluide de refroidissement à l'intérieur du réservoir d'injection de sécurité 110 est rempli avec un gaz (généralement, de l'azote est utilisé) .
La conduite d'équilibrage de pression (tuyau d'équilibrage de pression de réacteur) 120 est raccordée à la cuve de réacteur 12 et au réservoir d'injection de sécurité 110 pour former un équilibre de pression entre la cuve de réacteur 12 et le réservoir d'injection de sécurité 110. Lorsque la conduite d'équilibrage de pression 120 est ouverte, un fluide tel que de la vapeur ou de l'eau, se déplace de la cuve de réacteur 12 ayant une pression relativement élevée vers le réservoir d'injection de sécurité 110, et ainsi la cuve de réacteur 12 et le réservoir d'injection de sécurité 110 établissent un équilibre de pression entre eux. L'injection de fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité 110 dans la cuve de réacteur 12 est effectuée du fait d'une hauteur d'eau gravitationnelle, et ainsi un équilibre de pression entre le réservoir d'injection de sécurité 110 et la cuve de réacteur 12 devrait d'abord être formé pour injecter du fluide de refroidissement. Un orifice (non montré) peut être installé dans la conduite d'équilibrage de pression 120 pour ajuster un débit du fluide qui est introduit de la cuve de réacteur 12 dans le réservoir d'injection de sécurité 110.
Une vanne d'isolement 121 peut être prévue dans la conduite d'équilibrage de pression 120. La vanne d'isolement 121 prévue dans la conduite d'équilibrage de pression 120 est dans un état fermé pendant un fonctionnement normal de l'installation pour empêcher l'introduction de fluide de la cuve de réacteur 12 dans le réservoir d'injection de sécurité 110. Par conséquent, pendant un fonctionnement normal de l'installation, la cuve de réacteur 12 et le réservoir d'injection de sécurité 110 maintiennent un état isolé grâce à la vanne d'isolement 121, et . ainsi leur pression n'est pas dans un état d'équilibre.
La vanne d'isolement 121 est ouverte par un signal de commande du système pertinent généré à partir de la réduction de la pression ou du niveau d'eau de la cuve de réacteur lorsqu'un accident de réacteur se produit. Lorsqu'un fluide est introduit de la cuve de réacteur 12 dans le réservoir d'injection de sécurité 110 pour former un équilibre de pression entre la cuve de réacteur 12 et le réservoir d'injection de sécurité 110, l'injection de fluide de refroidissement du fait d'une hauteur d'eau gravitationnelle est débutée à partir du réservoir d'injection de sécurité 110.
Lorsqu'une seule vanne d'isolement 121 est installée dans celui-ci, le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 entier peut ne pas être mis en œuvre du fait d'une défaillance de la vanne d'isolement 121 et, par conséquent, une pluralité de vannes d'isolement 121 peuvent être installées dans une pluralité de conduites de branchement 121 fonctionnant indépendamment les unes des autres, respectivement, comme illustré sur la figure. En outre, la vanne d'isolement 121 installée dans la conduite d'équilibrage de pression 120 peut être ouverte par un signal de commande généré à partir de la réduction de la pression ou du niveau d'eau de la cuve de réacteur 12, et ainsi conçue pour recevoir une alimentation de secours en utilisant une batterie ou similaire pour être préparée à une perte de puissance (AC).
Lorsque la vanne d'isolement 121 est installée dans la conduite d'équilibrage de pression 120, une pression entre la cuve de réacteur 12 et le réservoir d'injection de sécurité 110 n'est pas équilibrée à moins que la vanne d'isolement 121 ne soit ouverte et que la pression de la cuve de réacteur 12 ne soit supérieure à celle du réservoir d'injection de sécurité 110 pour fermer le clapet de non-retour 132, et ainsi du fluide de refroidissement n'est pas injecté dans la cuve de réacteur 12 à partir du réservoir d'injection de sécurité 110 même lorsqu'une vanne d'isolement supplémentaire (non montrée) n'est pas installée dans la conduite d'injection de sécurité.
La conduite d'injection de sécurité 130 est raccordée au réservoir d'injection de sécurité 110 et à la cuve de réacteur 12 pour injecter le fluide de refroidissement présent à l'intérieur du réservoir d'injection de sécurité 110 dans la cuve de réacteur 12. Lorsqu'une pression entre la cuve de réacteur 12 et le réservoir d'injection de sécurité 110 est équilibrée grâce à la conduite d'équilibrage de pression 120, le fluide de refroidissement introduit à l'intérieur du réservoir d'injection de sécurité 110 est injecté dans la cuve de réacteur 12 à travers la conduite d'injection de sécurité 130.
Selon la présente invention, un ensemble de conduites d'injection de sécurité 130 sont raccordées au réservoir d'injection de sécurité 110 avec différentes hauteurs pour diminuer un débit du fluide de refroidissement injecté dans la cuve de réacteur 12 en fonction de la réduction du niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité 110. Une première conduite d'injection de sécurité 130a est raccordée à une partie d'extrémité inférieure du réservoir d'injection de sécurité 110 pour fournir un passage d'injection jusqu'à ce que presque la totalité du fluide de refroidissement à l'intérieur du réservoir d'injection de sécurité 110 soit injecté dans la cuve de réacteur 12. Une deuxième conduite d'injection de sécurité 130b est raccordée au réservoir d'-injection de sécurité 110 à un emplacement plus haut d'une hauteur prédéterminée par rapport à la première conduite d'injection de sécurité 130a pour fournir un passage d'injection pour le fluide de refroidissement jusqu'à ce que le niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité devienne inférieur à un niveau d'eau prédéterminé. Une différence de hauteur entre la première conduite d'injection de sécurité 130a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b raccordées au réservoir d'injection de sécurité peut être modifiée en fonction de la caractéristique requise de l'injection de sécurité de fluide de refroidissement dans le réacteur.
Lorsque l'injection de fluide de refroidissement dans la cuve de réacteur 12 à partir du réservoir d'injection de sécurité 110 est débutée, l'injection de fluide de refroidissement est effectuée à travers la première conduite d'injection de sécurité 130a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b tout d'abord, mais l'injection de fluide de refroidissement à travers la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b n'est plus effectuée lorsque le niveau d'eau du fluide de refroidissement devient inférieur à celui à l'emplacement de raccordement entre la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b et le réservoir d'injection de sécurité 110 (la hauteur d'installation de la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b indique un emplacement 130b' auquel la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b est raccordée au réservoir d'injection de sécurité 110 sauf si cela est clairement différent dans son contexte dans la présente invention). Par conséquent, le débit entier du fluide de refroidissement injecté dans la cuve de réacteur 12 diminue autant que le débit du fluide de refroidissement qui a été injecté à travers la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b. Même lorsque le fluide de refroidissement est injecté à travers la première conduite d'injection de sécurité 130a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b, une différence de hauteur d'eau diminue alors que le niveau d'eau diminue à l'intérieur du réservoir d'injection de sécurité 110, et ainsi le débit d'injection de fluide de refroidissement diminue dans une certaine mesure. De même, même lorsque l'injection de sécurité de fluide de refroidissement est effectuée uniquement par la première conduite d'injection de sécurité 130a, un débit d'injection de fluide de refroidissement diminue graduellement en fonction de la réduction du niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité 110. Cependant, la vitesse de diminution d'un débit d'injection dans le cas où le fluide de refroidissement est injecté uniquement à travers la première conduite d'injection de sécurité 130a est inférieure à celle dans le cas où le fluide de refroidissement est injecté à travers la première conduite d'injection de sécurité 130a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b. Cela est dû au fait que le débit d'injection de fluide de refroidissement lui-même dans le premier cas est inférieur à celui dans le dernier cas. A un instant auquel l'injection de fluide de refroidissement n'est plus effectuée à travers la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b du fait de la réduction du niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité 110, le débit du fluide de refroidissement qui est injecté dans la cuve de réacteur 12 diminue brusquement à grande vitesse. Cela est dû au fait qu'un passage d'injection de fluide de refroidissement est retiré en plus d'une simple réduction de sa différence de hauteur d'eau.
La première conduite d'injection de sécurité 130a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b peuvent être fusionnées à n'importe quelle position avant l'injection dans la cuve de réacteur 12 comme illustré sur la figure. Un clapet de non-retour 132 peut être installé dans une conduite d'injection de sécurité 130c en laquelle la première conduite d'injection de sécurité 130a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b sont fusionnées. Le clapet de non-retour 132 est un dispositif pour empêcher l'écoulement de fluide de refroidissement de retour de la cuve de réacteur 12 vers le réservoir d'injection de sécurité 110. Le clapet de non-retour 132 est ouvert par une hauteur d'eau gravitationnelle lorsque le fluide de refroidissement est injecté du réservoir d'injection de sécurité 110 dans la cuve de réacteur 12 du fait de la survenance d'un accident de réacteur.
La pression de conception du réservoir d'injection de sécurité 110 est déterminée par une pression établissant un équilibre avec la cuve de réacteur 12. Lorsque la vanne d'isolement 121 est installée dans la conduite d'équilibrage de pression 120 et que le clapet de non-retour 132 est installé dans la conduite d'injection de sécurité 130c, une pression entre la cuve de réacteur 12 et le réservoir d'injection de sécurité 110 ne forme pas un équilibre avant que la vanne d'isolement 121 soit ouverte pendant un accident, et ainsi la pression de conception du réservoir d'injection de sécurité 110 peut être conçue pour être inférieure à celle de la cuve de réacteur 12.
Un orifice 131 est installé dans la conduite d'injection de sécurité 130 pour agir en tant que résistance à l'écoulement de fluide de refroidissement. Pour le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100, au moins un orifice 131 peut être installé pour chacune des conduites d'injection de sécurité 130 pour ajuster un débit d'injection de fluide de refroidissement pas à pas. L'orifice 131 forme une résistance à l'écoulement appropriée pour chacune des conduites d'injection de sécurité 130 pour former l'injection de fluide de refroidissement appropriée pas à pas en fonction de la caractéristique requise du réacteur. Une résistance à l'écoulement du total des passages additionnés diminue dans le cas d'une injection de sécurité avec deux ou trois passages additionnés par rapport à celle avec un seul passage. Ici, le degré de diminution d'une résistance à l'écoulement du total des passages peut être fixé en fonction de la résistance à l'écoulement de l'orifice 131.
Comme illustré sur la figure, lorsque la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b est raccordée au réservoir d'injection de sécurité 110 à un emplacement plus élevé que celui de la première conduite d'injection de sécurité 130a, une résistance à l'écoulement totale relativement faible est formée par un deuxième orifice 131b installé dans la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b par rapport à celle d'un premier orifice 131a installé dans la première conduite d'injection de sécurité 130a, ce qui permet l'écoulement d'un fluide de refroidissement à un débit relativement plus élevé à travers la conduite d'injection de sécurité 130.
Un débit de fluide de refroidissement dans le cas où l'injection de sécurité est effectuée uniquement à travers la première conduite d'injection de sécurité 130a est inférieur à celui dans le cas où l'injection de sécurité est effectuée à travers la première conduited'injection de sécurité 130a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b en même temps.
Parce qu'un débit supplémentaire est. généré par la deuxième conduite d'injection 130b, lorsque l'injection de fluide de refroidissement est effectuée par 1'intermédiaire des trajets combinés de la première conduite d'injection de sécurité 130a et de la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b. La raison de l'établissement du débit d'injection de fluide de refroidissement comme décrit ci-dessus est d'allonger un temps d'injection dans le cas où une injection de sécurité à un débit relativement faible est effectuée, effectuant de ce fait une injection de sécurité pendant une longue période de temps (plus d'environ 72 heures dans le cas d'un système d'injection de sécurité passif).
Les conduites d'injection de sécurité 130a, 130b sont raccordées au réservoir d'injection de sécurité 110 avec différentes hauteurs l'une par rapport à l'autre, et ainsi le fluide de refroidissement n'est plus introduit à partir de la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b lorsque le niveau d'eau à l'intérieur du réservoir d'injection de sécurité 110 diminue au-dessous de celui à l'emplacement 130b'. Par conséquent, pour le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100, l'injection de sécurité du réservoir d'injection de sécurité 110 dans la cuve de réacteur 12 peut être effectuée à de multiples niveaux, et une taille du réservoir d'injection de sécurité 110, une hauteur de la conduite d'injection de sécurité et une résistance à l'écoulement de l'orifice sont fixées en fonction des caractéristiques d'injection de sécurité requises par un réacteur, injectant de ce fait le fluide de refroidissement d'une manière continue et successive pendant ùne longue période de temps requise par le réacteur.
Les équipements .d'injection de sécurité dans l'art antérieur qui ont été configurés d'une manière compliquée présentent un problème tel qu'un retard ou une superposition de temps pour la réalisation d'un équilibre de pression pour chaque réservoir d'injection de sécurité pendant le processus d'exécution de la commutation des débits d'injection de sécurité, mais, selon un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 présenté dans la présente invention, la commutation de débit de fluide de refroidissement est effectuée successivement dans un état dans lequel un équilibre de pression est établi entre le réservoir d'injection de sécurité 110 et la cuve de réacteur 12, ce qui n'entraîne pas un problème tel qu'un retard ou une superposition de temps pendant la commutation de débit à la suite du commencement du fonctionnement du réservoir d'injection de sécurité 110. En outre, le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 est un système d'injection de sécurité passif, ce qui améliore la fiabilité et la stabilité comparé à un système d'injection de sécurité actif.
Ci-après, le fonctionnement d'un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux installé dans un réacteur intégral et d'autres agencements de système pendant un fonctionnement normal de l'installation ou pendant la survenance d'un accident va être décrit.
La figure 2 est une vue conceptuelle illustrant l'état de fonctionnement normal de l'installation d'un réacteur intégral 10 installé avec un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 illustré sur la figure 1.
Pour le réacteur intégral 10, la cuve de réacteur 12 est disposée à l'intérieur d'un bâtiment de confinement (contenant) 11. Pour le réacteur intégral 10, les composants principaux tels que des pompes de fluide de refroidissement de réacteur 12a, un pressuriseur 12b, des générateurs de vapeur 12c et similaire sont' installés à l'intérieur de la cuve de réacteur 12 comme décrit ci-dessus.
De l'eau est fournie au générateur de vapeur 12c à travers une conduite d'alimentation en eau 13a à partir du système d'alimentation en eau 13 situé en-dehors du bâtiment de confinement 11, et l'eau reçoit l'énergie de la fission nucléaire produite dans le cœur 12d de manière à devenir de la vapeur à haute température et à haute pression, et se déplace vers un système de turbine 14 situé en-dehors du bâtiment de confinement 11 à travers une conduite de vapeur 14a. Pendant un fonctionnement normal de l'installation, les vannes d'isolement 13b, 14b installées dans la conduite d'alimentation en eau 13a et la conduite de vapeur 14a sont dans un état ouvert.
Un système d'extraction de chaleur résiduelle passif 15 est installé en-dehors du bâtiment de confinement 11 et raccordé à la conduite de vapeur 14a et à la conduite d'alimentation en eau 13a pour extraire la chaleur de la cuve de réacteur 12 lorsqu'un accident se produit. Cependant, pendant un fonctionnement normal de l'installation du réacteur intégral 10, une vanne d'isolement 15a est maintenue dans un état fermé.
Un système de dépressurisation automatique 16 est installé à l'intérieur du bâtiment de confinement 11 et relié à la cuve de réacteur 12 afin de réduire une pression de la cuve de réacteur 12 lorsqu'un accident se produit. Cependant, dans le système de dépressurisation automatique 16, les vannes de dépressurisation automatique 16a sont également maintenues dans un état fermé pendant un fonctionnement normal de l'installation du réacteur intégral 10 de manière similaire au système d'extraction de chaleur résiduelle passif 15.
Un système d'injection de sécurité passif 200 est installé à l'intérieur du bâtiment de confinement 11 et relié à la cuve de réacteur 12 pour injecter du fluide de refroidissement dans la cuve de réacteur 12. Le système d'injection de sécurité passif 200 est généralement composé de multiples trains. Le système d'injection de sécurité passif 200 peut comprendre le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 et le réservoir d'appoint de cœur 210, et les deux vannes d'isolement 121, 211 sont maintenues dans un état fermé pendant un fonctionnement normal de l'installation du réacteur intégral 10.
Pendant un fonctionnement normal de l'installation du réacteur intégral 10, une vanne d'isolement de bâtiment de confinement 17 est dans un état ouvert, et le système d'injection de sécurité passif 200, le système d'extraction de chaleur résiduelle passif 15 et le système de dépressurisation automatique 16 ne fonctionnent pas.
La figure 3 est une vue conceptuelle illustrant le fonctionnement d'un équipement de sécurité lorsqu'un accident de perte de fluide de refroidissement se produit dans le réacteur intégral 10 illustré sur la figure 2 .
Lorsqu'un accident de perte de fluide de refroidissement tel qu'une fissure de conduite ou similaire se produit dans lequel du fluide de refroidissement est déchargé et ainsi la pression ou le niveau d'eau de la cuve de réacteur 12 diminue, la vanne d'isolement de bâtiment de confinement 17 est fermée, et la vanne d'isolement 13b installée dans la conduite d'alimentation en eau 13a et la vanne d'isolement 14b installée dans la conduite de vapeur 14a sont également fermées par un signal de commande du système pertinent pour arrêter le fonctionnement du système d'alimentation en eau 13 et du système de turbine 14.
La vanne d'isolement 15a du système d'extraction de chaleur résiduelle passif 15 est ouverte par le signal de commande pertinent. Le fluide de refroidissement présent à l'intérieur de l'échangeur de chaleur à condensation 15e est introduit dans la conduite d'alimentation en eau 13a à travers le clapet de non-retour 15b et l'orifice 15c pour transférer la chaleur résiduelle provenant de la cuve de réacteur 12, et renvoyé vers la conduite de vapeur 14a pour extraire la chaleur résiduelle en utilisant l'échangeur de chaleur à condensation 15e.
De même, les vannes 16a du système de dépressurisation automatique 16 sont ouvertes par le signal de commande pertinent pour réduire une pression de la cuve de réacteur 12, effectuant de ce fait une injection de sécurité régulière à partir du système d'injection de sécurité passif 200.
Le réservoir d'appoint de cœur 210 est relié à la cuve de réacteur 12 par la conduite d'équilibrage de pression 120 pour maintenir un état d'équilibre de pression avec la cuve de réacteur 12, et relié à la cuve de réacteur 12 par la conduite d'injection de sécurité 130c pour injecter du fluide de refroidissement dans la cuve de réacteur 12 lorsqu'un accident se produit. Par conséquent, le réservoir d'appoint de cœur 210 est relié à la cuve de réacteur 12 par la conduite d'équilibrage de pression 120 et la conduite d'injection de sécurité 130c, mais la fonction de chaque conduite est totalement différente. Une partie de la conduite d'équilibrage de pression 120 pour le raccordement de la cuve de réacteur 12 et du. réservoir d'appoint de cœur 210 est toujours ouverte, et ainsi la cuve de réacteur 12 et le réservoir d'appoint de cœur 210 maintiennent un état d'équilibre de pression. Par conséquent, la pression de conception du réservoir d'appoint de cœur 210 est élevée au niveau de la cuve de réacteur 12.
La vanne d'isolement 211 installée entre le réservoir d'appoint de cœur 210 et la conduite d'injection de sécurité 130c est ouverte par un signal de commande généré à partir de la réduction de la pression ou du niveau d'eau de la cuve de réacteur 12, et une injection de sécurité du type d'équilibrage de pression du fait du niveau d'eau du réservoir d'appoint de cœur 210 est débutée dans la cuve de réacteur 12. Le fluide de refroidissement passe à travers la vanne d'isolement 211, le clapet de non-retour 212 et l'orifice 213 et est injecté dans la cuve de réacteur 12, et le débit à ce moment est établi de manière appropriée par l'orifice 213. Une injection de sécurité du fait du réservoir d'appoint de cœur 210 est effectuée à un débit relativement élevé comparée à celle du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 qui sera décrite ultérieurement.
Lorsque la pression ou le niveau d'eau de la cuve de réacteur 12 diminue davantage du fait du refroidissement de la cuve de réacteur 12, de la décharge à partir de la partie fissurée et similaire, un signal de commande est généré par le système pertinent pour ouvrir la vanne d'isolement 121 installée dans la conduite d'équilibrage de pression 120, formant de ce fait un équilibre de pression entre la cuve de réacteur 12 et le réservoir d'injection de sécurité 110-. La vanne d'isolement 121 installée dans la conduite d'équilibrage de pression 120 est conçue pour être ouverte à la suite de la réduction de la pression ou du niveau d'eau de la cuve de réacteur dans une certaine mesure, et ainsi la pression de conception du réservoir d'injection de sécurité 110 est conçue pour être inférieure à celle du réservoir d'appoint de cœur 210, et l'injection de fluide de refroidissement dans la cuve de réacteur 12 est également effectuée à une pression inférieure à celle du réservoir d'appoint de cœur 210.
En référence à la figure 1, l'injection de fluide de refroidissement du fait du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 peut être divisée en deux niveaux. Lorsque l'injection de fluide de refroidissement du fait du réservoir d'appoint de cœur 210 est établie à un débit d'injection de sécurité aussi élevé, l'injection de fluide de refroidissement du fait du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 peut être effectuée avec deux niveaux à une pression inférieure à celle du réservoir d'appoint de cœur 210, et ainsi chaque niveau peut être divisé en un débit moyen d'injection de sécurité et un faible débit d'injection de sécurité. L'injection de sécurité au débit moyen est effectuée à travers la première conduite d'injection de sécurité 130a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 dans une condition de pression inférieure à celle de l'injection de sécurité au débit élevé du réservoir d'appoint de cœur 210, et l'injection de sécurité au faible débit est effectuée à travers la première conduite d'injection de sécurité 130a à partir d'un instant auquel le niveau de fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité 110 a diminué plus bas que celui de l'emplacement d'installation de la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b.
Un débit élevé d'injection de sécurité du fait du réservoir d'appoint de cœur 210 et un débit moyen et un faible débit d'injection de sécurité du fait du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 peuvent indiquer des débits relatifs, respectivement, et chaque débit peut être fixé en fonction des caractéristiques d'injection de sécurité requises par le réacteur.
La raison de la nécessité d'une injection de sécurité à multiples niveaux d'un débit élevé à un faible débit est due aux caractéristiques de l'accident du réacteur. En particulier, pour le réacteur intégral 10, le niveau d'eau du cœur diminue relativement rapidement lorsqu'un accident se produit, et ainsi un fluide de refroidissement à un débit élevé doit être injecté rapidement. Le système d'injection de sécurité passif 200 met en œuvre une injection de sécurité à un débit élevé par le réservoir d'appoint de cœur 210. A la suite de la survenance d'un accident, la pression interne de la cuve de réacteur est encore élevée avec un débit de décharge de fluide de refroidissement relativement élevé du début au milieu de l'accident, mais la pression du réacteur diminue avec un débit de décharge de fluide de refroidissement relativement faible du milieu à la fin de l'accident, et ainsi un débit moyen et un faible débit d'injection de sécurité sont respectivement nécessaires. Pour le système d'injection de sécurité passif 200, une injection de sécurité à un débit moyen et une injection de sécurité à un faible débit sont effectuées pas à pas par le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100.
En référence à la figure 3, l'intérieur du réservoir d'appoint de cœur 210 est vide et ainsi une injection de sécurité à un débit élevé du fait du réservoir d'appoint de cœur 210 a été achevée précédemment. Le niveau de fluide de refroidissement à l'intérieur du réservoir d'injection de sécurité 110 est positionné au-dessous d'un emplacement auquel la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b est raccordée au réservoir d'injection de sécurité 110, et ainsi on voit qu'une injection de sécurité à un débit moyen a été achevée, et une injection de sécurité à un débit plus faible est effectuée uniquement à travers la première conduite d'injection de sécurité 130a.
Ci-après, des processus d'injection de sécurité à un débit moyen et à un faible débit au moyen du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 vont être décrits en référence aux figures 4 à 6.
La figure 4 est une vue conceptuelle illustrant l'étape d'équilibrage de pression lorsqu'un accident de perte de fluide de refroidissement se produit dans le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 illustré sur la figure 1.
Lorsque la vanne d'isolement 121 installée dans la conduite d'équilibrage de pression 120 est ouverte par un signal de commande, le fluide est introduit de la cuve de réacteur 12 dans le réservoir d'injection de sécurité 110 à travers la conduite d'équilibrage de pression 120. Le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 est un équipement de sécurité utilisant un procédé d'équilibrage de pression entre la cuve de réacteur 12 et le réservoir d'injection de sécurité 110, et, par conséquent, un équilibre de pression devrait être formé entre le réservoir d'injection de sécurité 110 et la cuve de réacteur 12 avant de débuter l'injection de fluide de refroidissement à partir du réservoir d'injection de sécurité 110.
Lorsque le fluide est introduit à partir de la cuve de réacteur 12, une partie supérieure à l'intérieur du réservoir d'injection de sécurité 110 est remplie de l'azote gazeux qui a été introduit dans celui-ci à l'avance et de la vapeur. Une pression entre la cuve de réacteur 12 et le réservoir d'injection de sécurité 110 est équilibrée graduellement en fonction de l'introduction de fluide, et de l'ouverture du clapet de non-retour 132 installé dans la conduite d'injection de sécurité 130, et l'injection de sécurité est débutée par une hauteur d'eau gravitationnelle du réservoir d'injection de sécurité 110.
La figure 5 est une vue conceptuelle illustrant une étape d'injection de fluide de refroidissement (étape d'injection à un débit moyen) dans le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 suivant la figure 4.
Lorsque l'injection de sécurité au moyen du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 est débutée, une injection de sécurité à un débit moyen est effectuée à travers la première conduite d'injection de sécurité 130a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b jusqu'à ce que le niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité 110 diminue plus bas que la hauteur d'installation 130b' de la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b.
Le premier orifice 131a installé dans la première conduite d'injection de sécurité 130a est configuré pour injecter un débit prédéterminé de fluide de refroidissement en fonction des caractéristiques du réacteur requises lorsque le fluide de refroidissement est injecté dans un mode unique, et le deuxième orifice 131b installé dans la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b est formé pour injecter un débit prédéterminé de fluide de refroidissement en fonction des caractéristiques du réacteur requises lorsque le fluide de refroidissement est injecté à la fois à travers la première conduite d'injection de sécurité 130a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b. Par conséquent, le débit du fluide de refroidissement injecté à la fois à travers la première conduite d'injection de sécurité 130a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b est plus élevé que celui uniquement à travers la première conduite d'injection de sécurité 130a.
Une hauteur d'eau gravitationnelle est diminuée graduellement par la réduction du niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité 110 même alors qu'une injection de sécurité à un débit moyen est effectuée au moyen de la première conduite d'injection de sécurité 130a et de la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b, et le débit du fluide de refroidissement injecté dans la cuve de réacteur 12 est réduit graduellement. Le débit du fluide de refroidissement injecté dans la cuve de réacteur 12 est seulement diminué graduellement, mais n'est pas réduit instantanément et rapidement tant que le niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité 110 n'a pas diminué plus bas que la hauteur d'installation 130b' de la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b. Cependant, lorsque le niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité 110 diminue plus bas que la hauteur d'installation 130b' de la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b, le débit du fluide de refroidissement injecté dans la cuve de réacteur 12 est réduit instantanément et rapidement.
La figure 6 est une vue conceptuelle illustrant une étape d'injection de fluide de refroidissement (étape d'injection à un faible débit) dans le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 suivant la figure 5.
Etant donné que le niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité 110 a diminué plus bas que la hauteur d'installation 130b' de la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b, l'injection de fluide de refroidissement n'est plus effectuée à travers la deuxième conduite d'injection de sécurité 130b, mais une injection de sécurité à un faible débit est effectuée uniquement à travers la première conduite d'injection de sécurité 130a.
Une résistance à l'écoulement est formée par le premier orifice 131a installé dans la première conduite d'injection de sécurité 130a, et ainsi la quantité de fluide de refroidissement injecté dans la cuve de réacteur 12 est ajustée à un faible débit par le premier orifice 131a. En fonction de la progression d'une injection de sécurité à un faible débit, le niveau d'eau du fluide de refroidissement dans le réservoir d'injection de sécurité 110 diminue graduellement, et une hauteur d'eau gravitationnelle de celui-ci est diminuée graduellement, mais n'est pas réduite instantanément et rapidement, étant donné que la quantité du fluide de refroidissement injecté à travers la première conduite d'injection de sécurité 130a est relativement faible, et ainsi la vitesse de diminution d'une hauteur d'eau gravitationnelle et la vitesse de réduction d'un débit d'injection de fluide de refroidissement sont très faibles.
Une injection de sécurité à un faible débit peut continuer jusqu'à ce que pratiquement tout le fluide de refroidissement à l'intérieur du réservoir d'injection de sécurité 110 ait été injecté dans la cuve de réacteur 12, et être maintenu jusqu'à un instant (environ 72 heures) qui nécessite une injection de sécurité sans action d'un opérateur ni puissance alternative de secours dans un réacteur passif.
Ci-après, une modification du débit d'injection de sécurité de fluide de refroidissement dans lé temps au moyen du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 et du réservoir d'appoint de cœur 210 illustrés sur les figures 1 à 6 va être décrite en référence à la figure 7.
La figure 7 est un graphe illustrant un débit d'injection de fluide de refroidissement dans le temps dans le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 et le réservoir d'appoint de cœur 210 décrits sur les figures 1 à 6. L'axe horizontal indique le temps à partir d'un moment auquel un accident de perte de fluide de refroidissement ou similaire se produit, et l'axe vertical indique un débit d'injection de fluide de refroidissement au moyen du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux et du réservoir d'appoint de cœur.
Au début d'un accident, le niveau d'eau du cœur dans une cuve de réacteur diminue relativement rapidement, et ainsi une injection de sécurité à un débit élevé est effectuée dans le réservoir d'appoint de cœur. Le débit est diminué graduellement du fait d'une diminution de la hauteur d'eau du réservoir d'appoint de cœur même alors qu'une injection de sécurité à un débit élevé est effectuée.
Une injection de sécurité à un débit moyen et une injection de sécurité à un faible débit au moyen du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux sont effectuées à la suite du début d'un accident. Le fonctionnement et le temps d'injection du réservoir d'appoint de cœur et du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux sont modifiés en fonction de la condition d'accident d'un réacteur, et ainsi un retard de l'instant de début d'injection de sécurité en utilisant le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux ou un 'phénomène de superposition d'injection de fluide de refroidissement du réservoir d'appoint de cœur et du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux pendant un processus d'équilibrage de pression à la suite du fonctionnement du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux est un phénomène physique inévitable. Cependant, lorsque la commutation de débit, c'est-à-dire du débit moyen vers le faible débit, est effectuée à l'intérieur du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux, la superposition ou le retard d'injection de fluide de refroidissement ne se produit pas comme illustré sur la figure.
Lorsqu'une injection de sécurité à un débit moyen au moyen du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux est débutée, l'injection de sécurité est réduite comparée au cas d'une injection de sécurité à un débit élevé. En outre, le débit d'injection de fluide de refroidissement est réduit graduellement du fait d'une diminution de la hauteur d'eau alors qu'une injection de sécurité à un débit moyen au moyen du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux est effectuée.
Lorsque le niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité a diminué plus bas que la hauteur d'installation de la deuxième conduite d'injection de sécurité, un débit d'injection de fluide de refroidissement est instantanément et rapidement diminué pour effectuer une injection de sécurité à un faible débit. La réduction du débit se poursuit même lorsqu'une injection de sécurité à un faible débit est effectuée, mais la vitesse de réduction est très faible et une injection de sécurité continuelle est effectuée pour la maintenir pendant une période de temps requise par le réacteur.
Comme décrit ci-dessus, un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux selon la présente invention peut être formé pour diminuer un débit d'injection de fluide de refroidissement pas à pas en fonction des caractéristiques d'injection de sécurité requises d'un réacteur, injectant de ce fait du fluide de refroidissement pendant une longue période de temps.
Ci-après, un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux associé à un autre mode de réalisation de la présente invention va être décrit en référence aux figures 8 à 16. La description redondante illustrée précédemment sur les figures 1 à 7 sera remplacée par la description précédente.
La figure 8 est une vue conceptuelle illustrant le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300 associé à un autre mode de réalisation de la présente invention.
Le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300 est formé pour injecter du fluide de refroidissement dans la cuve de réacteur 22 lorsqu'un accident se produit, et peut comprendre un réservoir d'injection de sécurité 310, une conduite d'équilibrage de pression 320 et une conduite d'injection de sécurité 330.
Le réservoir d'injection de sécurité 310 est formé pour recevoir le fluide de refroidissement à injecter dans la cuve de réacteur 22 lorsqu'un accident se produit dans lequel la pression ou le niveau d'eau de la cuve de réacteur 22 diminue. Le réservoir d'injection de sécurité 310 est entièrement rempli de fluide de refroidissement (solution d'acide borique).
La conduite d'équilibrage de pression 320 est raccordée à la cuve de réacteur 22 et au réservoir d'injection de sécurité 310 pour former un équilibre de pression entre la cuve de réacteur 22 et le réservoir d'injection de sécurité 310. Il diffère du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 100 illustré sur la figure 1 en ce qu'une vanne d'isolement n'est pas installée dans la conduite d'équilibrage de pression 320. Par conséquent, la conduite d'équilibrage de pression 320 est toujours maintenue dans un état ouvert, et lorsque la pression de la cuve de réacteur 22 change pas seulement lorsqu'un accident se produit, mais également pendant un fonctionnement normal de l'installation, du fluide est introduit de la cuve de réacteur 22 dans le réservoir d'injection de sécurité 310 pour maintenir un équilibre de pression dans une courte période de temps. En ce qui concerne la conduite d'équilibrage de pression 320, un orifice (non montré) peut être installé pour limiter un débit du fluide introduit à partir de la cuve de réacteur 22 en fonction des caractéristiques de conception.
Lorsqu'un équilibre de pression entre la cuve de réacteur 22 et le réservoir d'injection de sécurité 310 est maintenu comme décrit ci-dessus, la pression de conception du réservoir d'injection de sécurité 310 devrait être conçue pour être élevée au niveau de la cuve de réacteur 22.
La conduite d'injection de sécurité 330 est raccordée au réservoir d'injection de sécurité 310 et à la cuve de réacteur 22 pour injecter du fluide de refroidissement dans la cuve de réacteur 22 dans un état d'équilibre de pression entre la cuve de réacteur 22 et le réservoir d'injection de sécurité 310 en cas d'accident. Un ensemble de conduites d'injection’ de sécurité 330 sont raccordées au réservoir d'injection de sécurité 310 avec différentes hauteurs afin de réduire un débit du fluide de refroidissement injecté dans la cuve de réacteur 22 pas à pas en fonction de la réduction du niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité 310.
Comme illustré sur la figure 8, la conduite d'injection de sécurité 330 peut comprendre une première conduite d'injection de sécurité 330a raccordée à une partie d'extrémité inférieure du réservoir d'injection de sécurité 310, une deuxième conduite d'injection de sécurité 330b raccordée à une surface latérale du réservoir d'injection de sécurité 310 à un emplacement plus haut d'une hauteur prédéterminée par rapport à la première conduite d'injection de sécurité 330a, et une troisième conduite d'injection de sécurité 330c raccordée à une surface latérale du réservoir d'injection de sécurité 310 à un emplacement plus haut d'une hauteur prédéterminée par rapport à la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b.
Alors que du fluide de refroidissement est injecté dans la cuve de réacteur 22 à partir du réservoir d'injection de sécurité 310 lorsqu'un accident se produit, le niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité 310 diminue graduellement. Lorsqu'une injection de fluide de refroidissement est débutée en premier, du fluide de refroidissement est injecté à travers la première conduite d'injection de sécurité 330a, la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b et la troisième conduite d'injection de sécurité 330c. Lorsque le niveau de fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité 310 est inférieur à la hauteur d'installation de la troisième conduite d'injection de sécurité 330c alors que l'injection de fluide de refroidissement est effectuée, le fluide de refroidissement n'est plus introduit dans la troisième conduite d'injection de sécurité 330c, et le fluide de refroidissement n'est injecté qu'à travers la première conduite d'injection de sécurité 330a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b. Ensuite, lorsque le fluide de refroidissement commence à ne plus être introduit dans la troisième conduite d'injection de sécurité 330c, le débit d'injection du fluide de refroidissement est diminué instantanément et rapidement.
Lorsque le niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité 310 est inférieur à la hauteur d'installation de la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b alors que l'injection de fluide de refroidissement est effectuée davantage, le fluide de refroidissement n'est plus introduit dans la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b, et le fluide de refroidissement n'est injecté qu'à travers la première conduite d'injection de sécurité 330a. De même, lorsque le fluide de refroidissement commence à ne plus être introduit dans la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b, le débit d'injection de fluide de refroidissement est diminué instantanément et rapidement.
Un débit d'injection dans le cas où le fluide de refroidissement est injecté à travers l'ensemble des première conduite d'injection de sécurité 330a, deuxième conduite d'injection de sécurité 330b et troisième conduite d'injection de sécurité 330c peut être appelé débit élevé d'injection de sécurité, et un débit d'injection dans le cas où le fluide de refroidissement est injecté à travers la première conduite d'injection de sécurité 330a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b peut être appelé débit moyen d'injection de sécurité, et un débit d'injection dans le cas où le. fluide de refroidissement n'est injecté qu'à travers la première conduite d'injection de sécurité 330a peut être appelé faible débit d'injection de sécurité. Un débit élevé, un débit moyen et un faible débit sont respectivement des valeurs relatives et peuvent être conçus différemment en fonction de la taille du réservoir d'injection de sécurité 310, de la hauteur d'installation des conduites d'injection de sécurité 330 et de la résistance à l'écoulement de chacune des conduites d'injection de sécurité 330. L'orifice 331 est installé dans la conduite d'injection de sécurité 330 pour agir en tant que résistance à l'écoulement- Pour un débit élevé, un débit moyen et un faible débit d'injection de sécurité du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300, l'orifice 331 forme une résistance à l'écoulement appropriée basée sur les caractéristiques requises d'un réacteur en fonction de la hauteur d'installation de la conduite d'injection de sécurité 330 raccordée au réservoir d'injection de sécurité 310, injectant de ce fait le fluide de refroidissement à un débit approprié. La résistance à l'écoulement d'un premier orifice 331a est fixée à une condition de faible débit lorsque la première conduite d'injection de sécurité 330a est mise en œuvre dans un mode unique sur la figure 8, et la résistance à l'écoulement d'un deuxième orifice 331b est fixée à une condition de débit moyen lorsque la première conduite d'injection de sécurité 330a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b sont mises en œuvre simultanément, et la résistance à l'écoulement d'un troisième orifice 330c est fixée à une condition de' débit élevé lorsque la première conduite d'injection de sécurité 330a, la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b et la troisième .conduite d'injection de sécurité 330c sont mises en œuvre simultanément.
Par conséquent, lorsqu'une injection de sécurité à un débit élevé est effectuée, la quantité de fluide de refroidissement injectée à travers la troisième conduite d'injection de sécurité 330c, la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b et la première conduite d'injection de sécurité 330a est supérieure à celle à travers la première conduite d'injection de sécurité 330a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b, et lorsqu'une injection de sécurité à un débit moyen est effectuée, la quantité de fluide de refroidissement injectée à travers la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b et la première conduite d'injection de sécurité 330a est supérieure à celle à travers la première conduite d'injection de sécurité 330a.
La raison de la formation de l'orifice 331 avec différentes résistances à l'écoulement est d'obtenir des niveaux d'injection de sécurité à débit élevé, à débit moyen et à faible débit et les différentes périodes de temps nécessaires pour l'injection de fluide de refroidissement. Du fluide de refroidissement à un débit relativement élevé devrait être rapidement injecté lorsqu'un accident se produit, tandis que du fluide de refroidissement à un débit relativement faible doit être injecté pendant une longue période de temps au milieu et à la fin de l'accident.
Dans le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300, les orifices 331 sont formés de manière à avoir différentes résistances à l'écoulement, et sont ainsi conçus pour ajuster la quantité d'injection et le temps d'injection du' fluide de refroidissement nécessaire pendant un certain temps à la suite de la conséquence d'un accident de réacteur.
Une vanne d'isolement 333 est prévue dans une conduite d'injection de sécurité 330d en laquelle la première conduite d'injection de sécurité 330a, la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b et la troisième conduite d'injection de sécurité 330c sont fusionnées. La vanne d'isolement 333 est maintenue dans un état fermé lors d'un fonctionnement normal de l'installation pour empêcher l'introduction de fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité 310 dans la cuve de réacteur 22. La vanne d'isolement 333 est ouverte par un signal de commande du système pertinent lorsqu'un accident se produit. La cuve de réacteur 22 et le réservoir d'injection de sécurité 310 étaient dans un état d'équilibre de pression, et ainsi l'injection de fluide de refroidissement est débutée à partir du réservoir d'injection de sécurité 310 avec l'ouverture de la vanne d'isolement 333.
La vanne d'isolement 333 peut être conçue pour recevoir une alimentation de secours d'une batterie ou similaire pour être préparée à une perte de puissance (AC), et une pluralité de vannes d'isolement 333 peuvent être installées pour une pluralité de conduites de branchement, respectivement, pour éviter l'arrêt du fonctionnement du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300 entier du fait d'une seule défaillance des vannes d'isolement.
La figure 9 est une vue conceptuelle illustrant l'état de fonctionnement normal de l'installation d'un réacteur intégral installé avec le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300 illustré sur la figure 8.
Le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300 est installé à l'intérieur d'un bâtiment de confinement 21 du réacteur intégral 20 et relié par la conduite d'équilibrage de pression 320 et la conduite d'injection de sécurité 330. Le réservoir d'injection de sécurité 310, généralement composé de multiples trains, est installé à un emplacement plus haut que celui de la cuve de réacteur 22 pour une injection de fluide de refroidissement du fait d'une hauteur d'eau gravitationnelle. Pendant un fonctionnement normal de l'installation, une vanne d'isolement est dans un état fermé dans le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300.
Le réacteur intégral 20 illustré sur la figure 9 est différent du réacteur intégral 10 illustré sur la figure 2 en ce que le réservoir d'appoint de cœur n'existe pas, et la conduite d'injection de sécurité 330 du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300 est ajoutée, et la vanne d'isolement 333 est installée dans la conduite d'injection de sécurité 330 autre que la conduite d'équilibrage de pression 320.
Le réservoir d'injection de sécurité 310 est relié à la cuve de réacteur 22 par l'intermédiaire de la conduite d'équilibrage de pression 320, et la conduite d'équilibrage de pression 320 est toujours ouverte, la pression de conception du réservoir d'injection de sécurité 310 est élevée au niveau de la cuve de réacteur 22. Par conséquent, le réservoir d'injection de sécurité 310 conçu avec une pression élevée est chargé de la fonction du réservoir d'appoint de cœur qui injectait du fluide de refroidissement à un débit élevé dans la cuve de réacteur 22 lorsqu'un accident se produisait sur la figure 2. Trois conduites d'injection de sécurité 330 sont installées dans celui-ci pour des injections de sécurité à multiples niveaux à un débit élevé, un débit moyen et un faible débit.
La figure 10 est une vue conceptuelle illustrant le fonctionnement d'un équipement de sécurité lorsqu'un accident de perte de fluide de refroidissement se produit dans le réacteur intégral 20 illustré sur la figure 9.
Lorsqu'un accident de perte de fluide de refroidissement tel qu'une fissure de conduite 27a ou similaire se produit et que la pression ou le niveau d'eau de la cuve de réacteur 22 diminue, la vanne d'isolement 333 installée dans la conduite d'injection de sécurité 330 est ouverte par un signal de commande du système pertinent, et une injection de sécurité est débutée du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300 dans la cuve de réacteur 22.
Le niveau de fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité 310 est entre la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b et la troisième conduite d'injection de sécurité 330c sur la figure 10, et ainsi le fluide de refroidissement n'est plus injecté dans la troisième conduite d'injection de sécurité 330c, et par cela on voit qu'un niveau d'injection de sécurité à débit élevé a déjà été atteint. Une injection de sécurité est effectuée à travers la première conduite d'injection de sécurité 330a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b, et, par conséquent, la figure 10 illustre un niveau d'injection de sécurité à un débit moyen.
La figure 11 est une vue conceptuelle illustrant l'étape d'équilibrage de pression lorsqu'un accident de perte de fluide de refroidissement se produit dans le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300 illustré sur la figure 8.
Lorsqu'un signal de commande est généré par le système pertinent lorsqu'un accident se produit, la vanne d'isolement 333 installée dans la conduite d'injection de sécurité 330 est ouverte par le signal de commande, et l'injection de sécurité de fluide de refroidissement du fait d'une hauteur d'eau gravitationnelle est débutée. Le fluide est introduit de la cuve de réacteur 22 dans le réservoir d'injection de sécurité 310 à travers la conduite d'équilibrage de pression 320, et ainsi la cuve de réacteur 22 et le réservoir d'injection de sécurité 310 maintiennent un état d'équilibre de pression.
La figure 12 est une vue conceptuelle illustrant une étape d'injection de fluide de refroidissement (étape d'injection à un débit élevé) dans le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300 suivant la figure 11.
Lorsqu'un accident se produit, le fluide de refroidissement présent à l'intérieur du réservoir d'injection de sécurité 310 est injecté dans la cuve de réacteur 22 à travers la première conduite d'injection de sécurité 330a, la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b et la troisième conduite d'injection de sécurité 330c. La résistance à l'écoulement totale diminue dans le cas de l'injection de fluide de refroidissement à travers les trois passages de la première conduite d'injection de sécurité 330a, de la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b et de la troisième conduite d'injection de sécurité 330c comparé au cas de l'injection de fluide de refroidissement à travers un seul passage de la première conduite d'injection de sécurité 330a, et, par conséquent, du fluide de refroidissement à un débit élevé est injecté dans la cuve de réacteur 22 lorsqu'un accident se produit.
Une hauteur d'eau gravitationnelle est réduite graduellement par la réduction du niveau d'eau du fluide de refroidissement jusqu'à ce que le niveau de fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité 310 ait diminué plus bas que la hauteur d'installation 330c' de la troisième conduite d'injection de sécurité 330c, et, par conséquent, un débit d'injection de fluide de refroidissement est réduit graduellement. Ensuite, un débit d'injection de fluide de refroidissement est réduit instantanément et rapidement à un moment auquel le niveau de fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité 310 a diminué plus bas que la hauteur d'installation 330c' de la troisième conduite d'injection de sécurité 330c.
La figure 13 est une vue conceptuelle illustrant une étape d'injection de fluide de refroidissement (étape d'injection à un débit moyen) dans le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300 suivant la figure 12.
Le niveau de fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité 310 a diminué plus bas que la hauteur d'installation 330c' de la troisième conduite d'injection de sécurité 330c, et, par conséquent, le fluide de refroidissement n'est pas injecté à travers la troisième conduite d'injection de sécurité 330c, mais une injection de sécurité à un débit moyen est effectuée à travers la première conduite d'injection de sécurité 330a et la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b.
Le niveau de fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité 310 diminue continûment alors que l'injection de sécurité à un débit moyen est effectuée, et la quantité d'injection de fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité 310 dans la cuve de réacteur 22 diminue graduellement. A un moment auquel le niveau de fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité 310 a diminué plus bas que la hauteur d'installation 330b' de la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b, le fluide de refroidissement n'est plus introduit à travers la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b et un débit du fluide de refroidissement injecté dans la cuve de réacteur 22 est réduit instantanément et rapidement.
La figure 14 est une vue conceptuelle illustrant une étape d'injection de fluide de refroidissement (étape d'injection à un faible débit) dans le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300 suivant la figure 13.
Le niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité 310 a diminué plus bas que la hauteur d'installation 330b' de la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b, et, par conséquent, une injection de sécurité du réservoir d'injection de sécurité 310 dans la cuve de réacteur 22 n'est effectuée qu'à travers la première conduite d'injection de sécurité 330a, effectuant de ce fait une injection de sécurité à un faible débit.
Une résistance à l'écoulement dans le cas où une injection de fluide de refroidissement n'est effectuée qu'à travers un passage de la première conduite d'injection de sécurité 330a est relativement supérieure à celle dans le cas où une injection de fluide de refroidissement est effectuée à travers les deux passages de la première conduite d'injection de sécurité 330a et de la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b ou dans le cas où une injection de fluide de refroidissement est effectuée à travers les trois passages de la première conduite d'injection de sécurité 330a, de la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b et de la troisième conduite d'injection de sécurité 330c, et, par conséquent, une injection de sécurité à un faible débit peut être effectuée pendant une longue période de temps. L'injection de sécurité au faible débit se poursuit jusqu'à ce que pratiquement tout le fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité 310 ait été injecté dans la cuve de réacteur 22, et le temps d'injection peut être ajusté en fonction de la conception du réservoir d'injection de sécurité 310. Actuellement, un temps nécessaire pour le fonctionnement d'un système de sécurité sans action d'un opérateur ni puissance alternative de secours dans le réacteur passif 20 est d'environ 72 heures.
La figure 15 est une vue conceptuelle illustrant un exemple modifié du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux illustré sur la figure 8.
Le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300 a une configuration identique à celle du dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300 illustré sur la figure 8, mais il diffère de celui de la figure 8 en ce que la troisième conduite d'injection de sécurité 330c est d'abord fusionnée avec la deuxième conduite d'injection de sécurité 330b avant d'être fusionnée avec la conduite d'injection de sécurité 330d dans le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300 illustré sur la figure 15 .
La figure 16 est un graphe illustrant un débit d'injection de fluide de refroidissement dans le temps dans le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux 300 décrit sur les figures 8 à 15.
Des injections de sécurité à débit élevé, à débit moyen et à faible débit sont toutes effectuées à partir du réservoir d'injection de sécurité dans le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux pour injecter du fluide de refroidissement à un débit élevé dans une courte période de temps lorsqu'un accident se produit. Par la suite, une injection de sécurité à un débit moyen est effectuée au début et au milieu de l'accident pour effectuer une injection de sécurité pendant une période de temps plus longue que celle du niveau à débit élevé. Enfin, une injection de sécurité à un faible débit est effectuée pendant une longue période de temps tout en diminuant régulièrement sa vitesse d'injection au milieu et à la fin de 1'accident. L'injection de sécurité à multiples niveaux de fluide de refroidissement au moyen d'un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux peut mettre en œuvre une commutation de débit dans un état dans lequel un équilibre de pression entre la cuve de réacteur et le réservoir d'injection de sécurité a été établi, et, par conséquent, le fluide de refroidissement peut être injecté continûment et successivement sans provoquer de problème de retard ou de superposition de l'injection de fluide de refroidissement pendant le processus de commutation de débit comme montré sur la figure 16.
Le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux qui précède peut injecter du fluide de refroidissement avec un seul réservoir d'injection de sécurité avec de multiples niveaux en fonction des caractéristiques d'injection de sécurité requises pour un réacteur. Par conséquent, un réacteur comportant le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux peut utiliser efficacement le fluide de refroidissement présent à l'intérieur du réservoir d'injection de sécurité et ainsi des équipements d'injection de sécurité supplémentaires peuvent ne pas être nécessaires pour chaque condition de pression, ce qui simplifie les équipements et réduit le coût économique.
La présente invention peut être appliquée non seulement à un réacteur intégral, mais également à un réacteur du type à boucles pour modifier une performance du réservoir d'appoint de cœur en une performance à multiples niveaux. Dans le réacteur du type à boucles, une cuve de réacteur correspond à un système de fluide de refroidissement de réacteur.
Un système d'injection de sécurité passif comprenant un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux peut être formé avec un type entièrement passif, et ainsi les fonctions de sécurité peuvent être effectuées en utilisant uniquement les forces naturelles contenues dans le système, telles que la pression de gaz ou la force de la pesanteur, sans utilisation d'un dispositif actif tel qu'une pompe et également sans action d'un opérateur pendant une période de temps requise pour le système passif lorsqu'un accident se produit. Par conséquent, un système d'alimentation alternative de secours n'est pas nécessaire, ce qui améliore la fiabilité du système d'injection de sécurité et améliore la sécurité d'un réacteur.
Les configurations et les procédés selon les modes de réalisation décrits ci-dessus ne seront pas applicables d'une manière limitée au dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux qui précède et au système d'injection de sécurité passif comportant ce dispositif, et la totalité ou une partie de chaque mode de réalisation peut être combinée et configurée de manière sélective pour apporter diverses modifications à celui-ci.
Selon la présente invention présentant la configuration qui précède, il peut être possible de simplifier divers équipements d'injection de sécurité utilisés d'une manière compliquée du fait des caractéristiques d'injection de sécurité requises d'un réacteur en tant qu'équipement de type unique.
En outre, selon la présente invention, le débit du fluide de refroidissement injecté dans la cuve de réacteur peut être diminué pas à pas en fonction de la réduction du niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité à la suite du commencement de l'injection de fluide de refroidissement, et ainsi le fluide de refroidissement peut être injecté uniquement avec un équipement de type unique en fonction des caractéristiques d'injection de sécurité requises d'un réacteur qui varient dans le temps la suite d'un accident.
Claims (7)
- REVENDICATIONS1. Dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux, comprenant : un réservoir d'injection de sécurité formé pour contenir du fluide de refroidissement à injecter dans une cuve de réacteur par une hauteur d'eau gravitationnelle lorsqu'un accident se produit dans lequel la pression ou le niveau d'eau de la cuve de réacteur diminue ; une conduite d'équilibrage de pression raccordée à la cuve de réacteur et au réservoir d'injection de sécurité pour former un équilibre de pression entre la cuve de réacteur et le réservoir d'injection de sécurité ; et un ensemble de conduites d'injection de sécurité raccordées au réservoir d'injection de sécurité et à la cuve de réacteur pour injecter du fluide de refroidissement dans la cuve de réacteur dans un état d'équilibre de pression entre la cuve de réacteur et le réservoir d'injection de sécurité, et raccordées au réservoir d'injection de sécurité avec différentes hauteurs pour réduire un débit du fluide de refroidissement injecté dans la cuve de réacteur pas à pas en fonction de la réduction du niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité, dans lequel la conduite d'injection de sécurité forme une résistance à l'écoulement totale qui est augmentée pas à pas en fonction de la réduction du niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité pour diminuer un débit du fluide de refroidissement injecté dans la cuve de réacteur.
- 2. Dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux selon la revendication 1, dans lequel la conduite d'injection de sécurité comprend : une première conduite d'injection de sécurité raccordée à une partie d'extrémité inférieure du réservoir d'injection de sécurité pour fournir continûment un passage d'injection pour que le fluide de refroidissement introduit à l'intérieur du réservoir d'injection de sécurité soit injecté dans la cuve de réacteur ; et au moins une deuxième conduite d'injection de sécurité raccordée au réservoir d'injection de sécurité à un emplacement plus haut d'une hauteur prédéterminée par rapport à la première conduite d'injection de sécurité pour fournir un passage d'injection pour le fluide de refroidissement jusqu'à ce que le niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité devienne inférieur à un niveau d'eau prédéterminé.
- 3. Dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux selon la revendication 1, comprenant en outre : une pluralité d'orifices, dont au moins un est installé pour chacune des conduites d'injection de sécurité pour agir en tant que résistance à l'écoulement de l'injection de fluide de refroidissement, et configurés pour augmenter une résistance à l'écoulement totale pas à pas en fonction de la réduction du niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité.
- 4. Dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux selon la revendication 1, comprenant en outre : une vanne d'isolement installée au niveau de la conduite d'équilibrage de pression pour empêcher l'écoulement de fluide de refroidissement de la cuve de réacteur dans le réservoir d'injection de sécurité pendant un fonctionnement normal de l'installation, et destinée à être ouverte par un signal de commande généré à partir de la réduction de la pression ou du niveau d'eau de la cuve de réacteur pour effectuer une injection de fluide de refroidissement dans un état d'équilibre de pression entre la cuve de réacteur et le réservoir d'injection de sécurité par une hauteur d'eau gravitationnelle lorsqu'un accident se produit.
- 5. Dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux selon la revendication 1, comprenant en outre : une vanne d'isolement installée au niveau de la conduite d'injection de sécurité pour empêcher l'écoulement de fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité vers la cuve de réacteur dans un état d'équilibre de pression avec la cuve de réacteur pendant un fonctionnement normal de l'installation, et destinée à être ouverte par un signal de commande généré à partir de la réduction de la pression ou du niveau d'eau de la cuve de réacteur pour effectuer une injection de fluide de refroidissement du réservoir d'injection de sécurité dans la cuve de réacteur lorsqu'un accident se produit.
- 6. Système d'injection de sécurité passif, comprenant : un réservoir d'appoint de cœur relié à une cuve de réacteur pour maintenir un état d'équilibre de pression avec la cuve de réacteur et injecter du fluide de refroidissement dans la cuve de réacteur lorsqu'un accident se produit dans lequel la pression ou le niveau d'eau de la cuve de réacteur diminue ; et un dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux relié à la cuve de réacteur pour injecter du fluide de refroidissement pas à pas dans la cuve de réacteur à une pression inférieure à celle du réservoir d'appoint de cœur à la suite de l'injection du réservoir d'appoint de cœur, dans lequel le dispositif d'injection de sécurité à multiples niveaux comprend : un réservoir d'injection de sécurité formé pour contenir du fluide de refroidissement à injecter dans une cuve de réacteur par une hauteur d'eau gravitationnelle lorsqu'un accident se produit dans lequel la pression ou le niveau d'eau de la cuve de réacteur diminue ; une conduite d'équilibrage de pression raccordée à la cuve de réacteur et au réservoir d'injection de sécurité pour former un équilibre de pression entre la cuve de réacteur et le réservoir d'injection de sécurité, et raccordée à la cuve de réacteur et au réservoir d'appoint de cœur pour former un équilibre de pression entre la cuve de réacteur et le réservoir d'appoint de cœur ; et un ensemble de conduites d'injection de sécurité raccordées au réservoir d'injection de sécurité et à la cuve de réacteur pour injecter du fluide de refroidissement dans la cuve de réacteur dans un état d'équilibre de pression entre la cuve de réacteur et le réservoir d'injection de sécurité, et raccordées au réservoir d'injection de sécurité avec différentes hauteurs pour réduire un débit du fluide de refroidissement injecté dans la cuve de réacteur pas à pas en fonction de la réduction du niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité, dans lequel la conduite d'injection de sécurité forme une résistance à l'écoulement totale qui est augmentée pas à pas en fonction de la réduction du niveau d'eau du réservoir d'injection de sécurité pour diminuer un débit du fluide de refroidissement injecté dans la cuve de réacteur.
- 7. Système d'injection de sécurité passif selon la revendication 6, comprenant en outre : une vanne d'isolement installée au niveau de la conduite d'équilibrage de pression pour empêcher l'écoulement de fluide de refroidissement de la cuve de réacteur dans le réservoir d'injection de sécurité pendant un fonctionnement normal de l'installation, et destinée à être ouverte par un signal de commande généré à partir de la réduction de la pression ou du niveau d'eau de la cuve de réacteur pour effectuer une injection de fluide de refroidissement dans un état d'équilibre de pression entre la cuve de réacteur et le réservoir d'injection de sécurité par une hauteur d'eau gravitationnelle lorsqu'un accident se produit.
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