FR3020126A1 - Procede de nettoyage a haute temperature d'un generateur de vapeur - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé pour éliminer des dépôts d'oxydes métalliques accumulés sur des parois internes d'un générateur de vapeur en condition de fonctionnement, lequel fonctionnement comprend l'alimentation en eau du générateur de vapeur à un débit D1, la production de vapeur à partir d'une partie de l'eau d'alimentation du générateur de vapeur à un débit D2 et l'extraction du reste de l'eau d'alimentation hors du générateur de vapeur à un débit D3, caractérisé en ce qu'il comprend pendant une durée allant de 12 à 24 heures au cours du fonctionnement du générateur de vapeur : a) la mise en contact des parois du générateur de vapeur avec un polymère d'acide (méth)acrylique, par injection en continu, à une vitesse V1, d'une solution aqueuse comprenant le polymère dans l'eau d'alimentation du générateur de vapeur, moyennant quoi les dépôts sont éliminés des parois ; et b) l'évacuation des dépôts ainsi éliminés des parois dans le reste de l'eau d'alimentation ; et en ce que la concentration en polymère d'acide (méth)acrylique dans la solution aqueuse injectée est choisie en fonction des débits D1 et D3 et de la vitesse V1, de sorte que la concentration en polymère d'acide (méth)acrylique dans le reste de l'eau d'alimentation soit comprise entre 1 mg et 10 mg par litre d'eau.
Description
PROCEDE DE NETTOYAGE A HAUTE TEMPERATURE D'UN GENERATEUR DE VAPEUR DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention a trait au nettoyage des parois internes d'un générateur de vapeur. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de nettoyage amélioré, qui permet d'éliminer les dépôts d'oxydes métalliques présents à la surface des parois internes du générateur de vapeur.
De manière générale, le procédé objet de l'invention peut s'appliquer à tous types de générateurs de vapeur (que ce soient des générateurs de vapeur conventionnels ou des générateurs à eau surchauffée). Il est particulièrement intéressant pour les générateurs de vapeur pour les réacteurs thermiques ou nucléaires, en particulier pour les centrales électrogènes. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Selon le principe de fonctionnement d'un générateur de vapeur, de l'eau est alimentée dans le générateur de vapeur et y est vaporisée grâce à un apport de chaleur qui est obtenu en chauffant l'eau contenue dans le générateur de vapeur, par exemple à l'aide d'une flamme, dans le cas des centrales à gaz, ou encore par échange thermique par contact avec un liquide porté à très haute température, comme c'est le cas dans les réacteurs nucléaires où l'échange thermique se fait par contact entre un circuit d'eau à très haute température (le circuit primaire) et l'eau du générateur de vapeur (le circuit secondaire). Du fait de la production de vapeur, l'oxyde de fer présent dans l'eau alimentant le générateur de vapeur peut précipiter, se déposer et s'accumuler au cours du temps sur les parois du générateur de vapeur. Bien que la concentration en fer transporté par l'eau d'alimentation du générateur de vapeur soit maintenue à un niveau très bas, ces dépôts peuvent, sur le long terme, conduire à l'encrassement des parois du générateur de vapeur et ce, d'autant plus rapidement que le débit d'entrée de l'eau d'alimentation dans le générateur de vapeur sera important. Cet encrassement peut, à son tour, dégrader le rendement thermique et l'intégrité structurelle du générateur de vapeur.
Actuellement, en cas d'encrassement extrême du générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire, on procède à un nettoyage chimique à température ambiante des parois du générateur de vapeur, par exemple par trempage acido-basique et/ou trempage d'oxydoréduction à basse température. L'inconvénient d'un tel nettoyage est qu'il doit être réalisé sur plusieurs jours et nécessite l'arrêt du générateur de vapeur et, par voie de conséquence, du réacteur produisant l'apport de chaleur nécessaire à la vaporisation de l'eau dans le générateur de vapeur, pendant toute la durée du nettoyage. En outre, ce nettoyage chimique produit des effluents qu'il est nécessaire de traiter. On peut également procéder à un nettoyage hydro-mécanique des parois du générateur de vapeur en projetant de l'eau sous pression (généralement entre 300 et 1000 bars) sur les parois encrassées. Il faut pour cela arrêter le générateur de vapeur (ainsi que le réacteur) et vider le générateur de vapeur de l'eau qu'il contient. En outre, cette méthode n'est pas très efficace et ne permet d'enlever qu'une très petite quantité de dépôts du fait des difficultés d'accès à l'intérieur du générateur de vapeur. Cette méthode ne peut donc être appliquée seule lorsqu'il faut enlever des dépôts importants. Idéalement, il serait souhaitable de pouvoir éliminer les oxydes de fer qui précipitent et se déposent sur les parois du générateur de vapeur durant son fonctionnement. En d'autres termes, il faudrait que le procédé de nettoyage puisse être appliqué sans nécessiter l'arrêt du générateur de vapeur, afin de ne pas impacter le temps de fonctionnement de ce dernier. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a ainsi pour but de remédier au moins partiellement aux besoins mentionnés ci-dessus et aux inconvénients relatifs aux réalisations de l'art antérieur.
Pour ce faire, l'invention a pour objet un procédé pour éliminer des dépôts d'oxydes métalliques accumulés sur des parois internes d'un générateur de vapeur en condition de fonctionnement, lequel fonctionnement comprend l'alimentation en eau du générateur de vapeur à un débit D1, la production de vapeur à partir d'une partie de l'eau d'alimentation du générateur de vapeur à un débit D2 et l'extraction du reste de l'eau d'alimentation hors du générateur de vapeur à un débit D3, caractérisé en ce qu'il comprend pendant une durée allant de 12 à 24 heures au cours du fonctionnement du générateur de vapeur : a) la mise en contact des parois du générateur de vapeur avec un polymère d'acide (méth)acrylique, par injection en continu, à une vitesse V1, d'une solution aqueuse comprenant le polymère dans l'eau d'alimentation du générateur de vapeur, moyennant quoi les dépôts sont éliminés des parois ; et b) l'évacuation des dépôts ainsi éliminés des parois dans le reste de l'eau d'alimentation ; et en ce que la concentration en polymère d'acide (méth)acrylique dans la solution aqueuse injectée est choisie en fonction des débits D1 et D3 et de la vitesse V1, de sorte que la concentration en polymère d'acide (méth)acrylique dans le reste de l'eau d'alimentation soit comprise entre 1 mg et 10 mg par litre d'eau. On rappelle que la terminologie « polymère d'acide (méth)acrylique » désigne à la fois un polymère d'acide acrylique (également appelé poly(acide acrylique) ou PAA) et un polymère d'acide méthacrylique (également appelé poly(acide méthacrylique)). Ces polymères ont pour formule générale (-CH2-CHCOOR-)n avec R=H, pour le polymère d'acide acrylique, et R=CH3, pour le polymère d'acide méthacrylique. Pendant le fonctionnement d'un générateur de vapeur, plusieurs données sont connues, comme la pression de l'eau dans le générateur de vapeur et la température à laquelle l'eau est chauffée pour permettre sa vaporisation ; le débit d'entrée D1 de l'eau d'alimentation dans le générateur de vapeur, le débit d'extraction D3 de l'eau hors du générateur de vapeur (débit de purge), ainsi que le débit de production de vapeur D2 dans le générateur de vapeur, le débit D1 étant égal à la somme des débits D2 et D3 ; la vitesse V1 d'injection de la solution aqueuse comprenant un polymère d'acide (méth)acrylique. Il est à noter que, dans un générateur de vapeur pour réacteur nucléaire, le débit de purge D3 est généralement égale à 1% du débit D1 de l'eau entrant dans le générateur de vapeur. En outre, on sait que la température qui règne dans un générateur de vapeur est liée au débit d'entrée d'eau D1 et que ce débit D1 influe sur le temps de séjour de l'eau dans le générateur de vapeur. Ainsi, on sait que plus l'on s'éloigne du fonctionnement nominal du générateur de vapeur en réduisant le débit D1 d'entrée d'eau dans le générateur de vapeur, et plus la température au sein du générateur de vapeur, d'une part, et le débit de production de vapeur, d'autre part, baissent, ce qui a pour conséquence que le temps de séjour de l'eau dans le générateur de vapeur augmente. En ce qui concerne la gamme de concentrations de 1 mg/L à 10 mg/L dans l'eau extraite du générateur de vapeur (eau de la purge), elle permet d'obtenir une élimination maximale des dépôts d'oxydes métalliques (en particulier de magnétite) sur les parois du générateur de vapeur, tout en minimisant les risques d'altérer les matériaux constituant les parois du générateur de vapeur. Quant à la durée de l'injection comprise entre 12 et 24 heures, elle est modulée en fonction de la quantité d'oxydes métalliques présente sur les parois : plus cette quantité sera importante, et plus il sera nécessaire de prolonger la durée de l'injection. Un des avantages du procédé objet de l'invention est que le nettoyage des parois est réalisé pendant le fonctionnement du générateur de vapeur, c'est-à-dire dans des conditions permettant la formation de vapeur. En d'autres termes, le nettoyage est réalisé à hautes températures, contrairement aux nettoyages chimiques conventionnels, qui sont réalisés à température ambiante et nécessitent l'arrêt du générateur de vapeur. Dans le cadre de la présente invention, il est important d'arrêter l'injection avant la mise à l'arrêt du générateur de vapeur car, lorsque le générateur de vapeur est stoppé, le débit de l'eau d'alimentation n'est alors plus suffisant. En outre, la température du générateur de vapeur décroit lentement. Or, une diminution importante du débit d'eau à l'entrée du générateur de vapeur a pour conséquence qu'on ne peut plus alimenter régulièrement le polymère d'acide (méth)acrylique dans le générateur de vapeur et maintenir la valeur à la purge dans la gamme de valeurs souhaitées (1 à 10 mg/L). La diminution de la température a, quant à elle, pour conséquence de diminuer fortement la cinétique de réaction du polymère d'acide (méth)acrylique avec les oxydes déposés sur les parois du générateur de vapeur ; cette cinétique décroit alors selon la loi d'Arrhenius, c'est-à-dire qu'une baisse de 10°C entraîne une diminution d'un facteur 2 de la vitesse de réaction. Les générateurs de vapeur sont conçus pour fonctionner de manière optimale à une puissance donnée, également appelée puissance nominale. A cette puissance nominale correspond un débit d'entrée d'eau optimal. De préférence, la période de 12 à 24 heures pendant laquelle on effectue l'injection du polymère est réalisée lorsque le générateur de vapeur fonctionne à une puissance d'au moins 80% de sa puissance nominale et est stoppée avant la mise à l'arrêt du générateur de vapeur obtenue par décroissance de la puissance du générateur de vapeur. De préférence, le débit D1 d'entrée de l'eau d'alimentation dans le générateur de vapeur est choisi de manière à ce qu'il soit d'au moins 80%, de préférence d'au moins 90%, du débit d'entrée maximal de l'eau dans le générateur de vapeur.
Préférentiellement, ce débit correspond au débit d'entrée maximal de l'eau d'alimentation dans le générateur de vapeur. En effet, il est préférable que le débit d'entrée de l'eau d'alimentation dans le générateur de vapeur soit le plus élevé possible, car cela permet de faire pénétrer rapidement le polymère d'acide (méth)acrylique dans le générateur de vapeur, tout en minimisant sa dégradation thermique (puisqu'une augmentation du débit d'entrée conduit à une diminution du temps de parcours du polymère dans le générateur de vapeur). On choisira donc de préférence de réaliser le procédé objet de l'invention lorsque le générateur de vapeur est en fonctionnement nominal. De préférence, le point d'injection de la solution aqueuse contenant le polymère d'acide (méth)acrylique est situé aussi près que possible de l'entrée d'alimentation en eau du générateur de vapeur. En effet, c'est dans le générateur de vapeur que les impuretés précipitent et que les dépôts d'oxydes métalliques sont les plus concentrés. En s'approchant au plus près de l'entrée d'alimentation en eau du générateur de vapeur, on minimise le contact du polymère d'acide (méth)acrylique avec les parois du circuit d'alimentation en eau du générateur de vapeur ayant peu ou pas de dépôts et on évite ainsi leur endommagement. Le nettoyage des parois du générateur de vapeur selon le procédé objet de l'invention est, de préférence et pour des raisons pratiques, réalisé juste avant l'arrêt programmé du générateur de vapeur pour maintenance (arrêt pendant lequel on change les crayons de combustible, on réalise les opérations de maintenance sur les générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires, on réalise les contrôles des pièces du générateur de vapeur et pendant lequel, habituellement, on procède au nettoyage des parois du générateur de vapeur). Cela permet de minimiser l'éventuel impact de l'injection du polymère d'acide (méth)acrylique sur le fonctionnement du générateur de vapeur et, au final, le temps nécessaire au nettoyage étant retranché au temps d'arrêt du générateur de vapeur pour maintenance, le temps d'arrêt du générateur de vapeur peut être diminué. Selon un mode préféré de l'invention, le procédé comprend en outre, après les étapes a) et b), l'arrêt du fonctionnement du générateur de vapeur et, pendant cet arrêt, un nettoyage hydro-mécanique des parois du générateur de vapeur obtenu par projection, sur ces parois, de jets d'une solution aqueuse sous pression comprenant de 20 pg à 20014 d'un polymère d'acide (méth)acrylique par litre de solution. Les conditions de pression de la solution aqueuse et de durée de cette opération, également appelée lançage, sont les mêmes que celles utilisées pour réaliser un lançage conventionnel.
Après l'injection de la solution aqueuse contenant un polymère d'acide (méth)acrylique dans l'eau d'alimentation pendant le fonctionnement du générateur de vapeur, il est préférable de rincer le générateur de vapeur pour évacuer toutes traces du polymère d'acide (méth)acrylique. La présence de traces du polymère d'acide (méth)acrylique en fin de nettoyage n'est toutefois pas un problème crucial, car il sera rapidement dégradé au démarrage du cycle de production de vapeur. Le rinçage du générateur de vapeur peut éventuellement être réalisé pendant la décroissance de la puissance du générateur de vapeur précédant son arrêt. Le temps dédié au rinçage peut par exemple être d'une heure. Dans le cadre de la présente invention, nous préférons utiliser un polymère d'acide acrylique (PAA), et en particulier le polymère commercialisé sous la référence OptiSperse PWR6600 par la société GE Water and Process Technologies, car ce dernier a déjà été homologué pour une utilisation dans un réacteur nucléaire. En effet, ce dispersant a déjà été utilisé dans le but d'empêcher des oxydes de fer véhiculés par l'eau d'alimentation du circuit secondaire d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression de précipiter, en étant injecté en continu dans l'eau d'alimentation du circuit secondaire au cours du fonctionnement nominal du générateur de vapeur. Les quantités injectées sont d'environ 1 ppb de PAA, soit 1 lig de PAA par litre d'eau (document [1]). Nous pouvons également utiliser le polymère d'acide acrylique commercialisé sous la référence PWR6610 par la société GE Water and Process Technologies. En effet, le PWR6600 et le PWR6610 sont tous deux des solutions contenant 10% en poids de polymère d'acide acrylique, mais ils comprennent des bases de stabilisation différentes, à savoir de l'éthanolamine pour le PWR6600 et de la morpholine pour le PWR6610, qui ont toutefois le même effet sur les résultats obtenus par le procédé objet de l'invention. Contrairement au procédé décrit dans le document [1], où l'on cherche à empêcher la précipitation des oxydes de fer présents dans l'eau circulant dans le circuit d'alimentation en eau d'un générateur de vapeur, on cherche ici à éliminer des dépôts qui sont déjà formés et les quantités de polymère d'acide (méth)acrylique utilisées sont beaucoup plus importantes, puisqu'on vise une concentration de polymère d'acide (méth)acrylique comprise entre 1 mg/L et 10 mg/L dans l'eau extraite du générateur de vapeur, ce qui est rendu possible par le fait que l'injection de polymère d'acide (méth)acrylique dans le générateur de vapeur est continue. Le procédé objet de l'invention peut avantageusement s'appliquer à un générateur de vapeur d'un réacteur refroidi par eau, par exemple un réacteur nucléaire de type réacteur à eau pressurisée (REP). On peut également envisager de traiter le générateur de vapeur d'un réacteur à eau bouillante (REB). EXPOSÉ DÉTAILLÉ D'UN MODE DE RÉALISATION PARTICULIER A titre d'exemple, nous allons calculer quelle doit être la concentration en polymère d'acide (méth)acrylique de l'eau à l'entrée d'un générateur de vapeur pour obtenir une concentration de 1 à 10 mg/L dans l'eau de purge. Nous choisissons par exemple un générateur de vapeur de réacteur à eau sous pression (réacteur REP) de 1300 MW. Un tel générateur de vapeur fonctionne, à sa puissance nominale, à une température comprise entre 287°C et 293°C, une pression d'environ 70 bars et un débit D1 de 1932000 L/h. Si l'on considère que le débit de purge D3 est fixé à une valeur correspondant à 1% du débit D1, on sait que le polymère (méth)acrylique va être concentré d'un facteur 100 dans l'eau contenue dans le générateur de vapeur. On sait également qu'à un tel débit D1 (donc à une température comprise entre 287°C et 293°C), le temps de séjour de l'eau dans le générateur de vapeur est d'environ 20 minutes. Comme polymère d'acide (méth)acrylique, on choisit par exemple le polymère d'acide acrylique (PAA) commercialisé sous la référence OptiSperse PWR6600 par la société GE Water and Process Technologies. Le PWR6600 contient 10% en poids de PAA dans une base de stabilisation, l'éthanolamine. On sait qu'à une température comprise entre 287°C et 293°C, l'OptiSperce PWR6600 est dégradé thermiquement de moitié au bout de 20 minutes. Ainsi, si l'on veut obtenir une gamme de concentration de 1 à 10 mg/L de PAA dans l'eau de purge, il faut que la concentration de ce polymère dans l'eau, à l'entrée du générateur de vapeur, soit comprise entre 20 lig et 200 lig par litre d'eau.
Plus précisément, si l'on souhaite obtenir, par exemple, une concentration de 1 mg de PAA par litre d'eau dans l'eau de purge, il faut atteindre à l'entrée du générateur de vapeur une concentration de 0,02 mg/L de PAA (car (0,02x100)/2=1 mg/L, soit 1 ppm), ce qui revient à injecter une solution à 1,42 g/L de PAA à une vitesse V1 de 28 L/h dans le débit D1 d'entrée d'eau dans le générateur de vapeur (car (1420x28)/1932000 = 0,02 mg/L, soit 0,02 ppm). Afin de vérifier l'efficacité du procédé objet de l'invention sur l'élimination des dépôts d'oxydes métalliques, il a été mis en oeuvre sur le réacteur nucléaire 3 (Doel 3) de la centrale nucléaire de Doel, en Belgique. Ce réacteur est un réacteur à eau pressurisée comportant trois générateurs de vapeur. Un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire de type REP (Réacteur à Eau sous Pression) est un échangeur de chaleur qui forme une barrière physique entre un circuit d'eau primaire et un circuit d'eau secondaire. En fait, la chaleur produite dans le réacteur est transmise, via la circulation d'eau dans le circuit primaire, au circuit secondaire dont l'eau, transformée en vapeur dans le générateur de vapeur, alimente des turbines pour la production d'électricité. Ainsi, le circuit dans lequel on injecte le polymère d'acide (méth)acrylique correspond, dans le cas d'un générateur de vapeur pour un réacteur REP, au circuit secondaire. Pour effectuer l'injection, une solution aqueuse a été réalisée en utilisant un polymère d'acide acrylique (PAA), l'OptiSperse PWR6600. Dans le cas du réacteur Doel 3, nous disposions d'un réservoir de stockage de la solution aqueuse d'un volume de 1 m3 par générateur de vapeur.
Sachant que : - nous souhaitons obtenir une concentration d'environ 1 ppm de PAA par litre d'eau dans l'eau extraite du générateur de vapeur lors de la purge ; - les générateurs du réacteur nucléaire Doel 3 ont, en fonctionnement nominal, un débit d'entrée de 1 800 tonnes par heure, soit 1 800 000 L/h ; - le débit de purge représente 1% du débit d'entrée (le débit de production de vapeur représentant les 99% restants), ce qui fait que les espèces non volatiles se trouvent être concentrées d'un facteur 100 ; la concentration d'entrée en PAA se trouve donc être multipliée par 100 dans l'eau de purge ; - nous avons choisi de régler le débit d'injection de la solution aqueuse à 28 litres par heure ; nous avons dilué 14,2 litres d'OptiSperse PWR6600 (qui contient 10 % en masse de PAA) dans l'eau du réservoir de stockage de 1000 L, arrivant ainsi à une concentration de 1,42 g (14,2x0,10/1000) de PAA par litre d'eau dans le réservoir de stockage.
En fait, comme les 1,42 g/L sont injectés dans le circuit d'alimentation en eau du générateur de vapeur (circuit secondaire) à une vitesse de 28 L/h et que le débit de l'eau dans ce circuit (correspondant au débit à l'entrée du générateur de vapeur) est de 1800000 L/h, le PAA se trouve dilué à 22 ug/L (1,42x28/1800000) lorsqu'il pénètre dans le générateur de vapeur. Dans l'eau de purge, le PAA va être concentré 100 fois, c'est-à-dire 2,2 mg/L en théorie, mais comme le PAA est dégradé thermiquement de moitié, la concentration en PAA à la purge est de 1,1 mg/L. La solution aqueuse est injectée en continu dans le circuit secondaire des trois générateurs de vapeur pendant le fonctionnement nominal des générateurs et ce, pendant une durée de 12 heures.
On choisit de préférence les 12 heures précédant la mise à l'arrêt du réacteur, afin de minimiser l'éventuel impact de cette injection sur le fonctionnement des générateurs de vapeur. Cela permet également d'optimiser l'intervention ultérieure de nettoyage du circuit secondaire par lançage qui, lui, doit être réalisé à l'arrêt des générateurs de vapeur.
Comme le PAA n'est pas un composé volatile, il va se concentrer dans le générateur de vapeur en amont de la zone de vaporisation et c'est une fraction de cette eau concentrée en PAA qui va être prélevée lors de la purge. Les dépôts d'oxydes métalliques éliminés des parois du générateur de vapeur (éliminés car dissous et/ou détachés des parois) vont donc progressivement être évacués du générateur de vapeur au fur et à mesure du déroulement de la purge. Dans le cas présent, on prélève en continu une fraction de l'eau contenue dans le générateur de vapeur lorsque sa concentration en PAA est de 1 mg par litre d'eau et cela pendant 12 heures. A l'issue de ces 12 heures, on arrête d'injecter la solution aqueuse de PAA dans l'eau d'alimentation du générateur de vapeur, sans rien changer aux différents débits du générateur de vapeur. Le fonctionnement de la centrale se poursuit jusqu'à son arrêt programmé pour sa maintenance. Comme le dosage du PAA est très difficile à des concentrations inférieures à 100 lig par litre, il est possible de suivre ce dosage en contrôlant la conductivité cationique de l'eau de la purge. A titre d'exemple, l'expérience menée sur le réacteur Doel 3 a montré que la conductivité cationique d'une eau contenant 1 mg de PAA par litre d'eau se situait autour de 0,4 µS/cm. Après l'injection du PAA pendant une durée de 12 heures dans les générateurs de vapeur pendant le fonctionnement à pleine puissance du réacteur et des générateurs de vapeur, on se réserve une heure pour rincer le circuit secondaire des trois générateurs de vapeur. Le rinçage des circuits peut être réalisé pendant la décroissance de la puissance du réacteur. Pendant notre test, le rinçage a été réalisé simultanément pour les trois générateurs de vapeur, avec un débit d'eau de 200 L/h. Pour le rinçage, nous avons utilisé un volume minimal de 100 litres d'eau pure avec de l'hydrazine par générateur de vapeur. Dans notre exemple de mise en oeuvre, nous avons ensuite effectué un lançage des parois internes des trois générateurs de vapeur à l'aide d'une solution aqueuse contenant 20 lig de PAA par litre de solution, afin d'augmenter les chances de retirer un maximum de dépôts d'oxydes métalliques des parois. Le lançage est réalisé de manière conventionnelle (formation de jets à une pression comprise entre 300 et 1000 bars). Les résultats de cette expérience sont résumés dans le tableau ci-après, qui présente la quantité de magnétite retirée des parois de chacun des trois générateurs de vapeur du réacteur Doel 3 en 2011, par un lançage réalisé avec de l'eau pure à l'arrêt du réacteur (procédé de nettoyage connu servant de point de comparaison), et en 2012, par un premier mode de réalisation du procédé objet de l'invention (ci-après appelé procédé 1), à savoir une injection de la solution aqueuse contenant du PAA pendant le fonctionnement du réacteur tel que décrit ci-dessus, et un second mode de réalisation du procédé objet de l'invention (ci-après appelé procédé 2), comprenant en outre un lançage réalisé avec la solution aqueuse pendant l'arrêt du réacteur.
Quantité de magnétite retirée (kg) Générateur 1 Générateur 2 Générateur 3 en 2011, avec un 2 2 2 simple lançage en 2012, avec le 18 82 81 procédé 1 (estimation) en 2012, avec le 84 147 125 procédé 2 On sait que, pendant le fonctionnement nominal du réacteur et même au cours de son arrêt, il ne se produit aucune libération de magnétite des parois des générateurs de vapeur si l'on ne procède à aucun nettoyage, chimique ou hydro-mécanique. On constate que le lançage réalisé avec de l'eau pure ne permet de récupérer qu'une très faible quantité de magnétite. En mettant en oeuvre le procédé 1, il est possible de récupérer des quantités de magnétite largement supérieures, pouvant aller jusqu'à 82 kg de magnétite par générateur de vapeur, ce qui est comparable aux quantités récupérables par un nettoyage chimique conventionnel. Il est à noter que les résultats obtenus pour le générateur 1 sont bien en dessous des résultats obtenus pour les générateurs 2 et 3 ; il est probable que cela soit dû à une mauvaise injection du PAA dans ce générateur, une seule pompe d'injection ayant été utilisée pour réaliser les injections dans les trois générateurs de vapeur. Les quantités de magnétite récupérées peuvent encore être augmentées en complétant le nettoyage par un lançage (mise en oeuvre du procédé 2). Ainsi, les résultats obtenus montrent bien que la phase d'injection en continu pendant une durée de 12 heures d'une solution aqueuse contenant du PAA dans des quantités telles que la concentration en PAA dans l'eau de purge extraite soit de 1,1 mg/L, pendant le fonctionnement nominal du réacteur et des générateurs de vapeur, permet de retirer la plus grosse quantité de magnétite.
Ces résultats montrent également que la quantité de magnétite qu'il est possible de récupérer en mettant en oeuvre le procédé de nettoyage objet de l'invention peut encore être amélioré si l'on procède, à la suite de la phase d'injection, à un lançage des parois du générateur de vapeur avec une solution aqueuse contenant 20 ug/L de PAA.
Au final, le procédé objet de l'invention permet le retrait de quantités de magnétite comparables, voire supérieures, à celles obtenues par un nettoyage chimique conventionnel. En outre, ce procédé comporte de nombreux avantages par rapport à un nettoyage chimique conventionnel. Tout d'abord, le procédé objet de l'invention est simple à mettre en oeuvre. Il peut être réalisé par le personnel en charge de la maintenance du réacteur et peut être répété plusieurs fois au cours de la durée de fonctionnement du réacteur, si nécessaire. A cet égard, il est à noter que, au cours de la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention, aucun effet ou impact négatif n'a été rencontré et/ou reporté par le personnel chargé de la maintenance du réacteur ou par l'entreprise ayant réalisée le lançage. Ce procédé ne présente aucun risque chimique, il ne produit aucun déchet à traiter, ni ne crée d'éventuel problème environnemental, comme le possible rejet d'ammoniaque dans l'atmosphère au cours d'un nettoyage chimique conventionnel. En effet, les polymères d'acide (méth(acrylique)), et en particulier le PAA utilisé, ne sont pas toxiques et sont biodégradables. Ainsi, aucun effet environnemental néfaste n'est à envisagé en cas d'un rejet accidentel d'eau du circuit secondaire dans l'environnement. Du fait de ces nombreux avantages, la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention devrait contribuer à améliorer la maintenance des générateurs de vapeur, et en particulier des générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires de type REP. En particulier, la mise en oeuvre de ce procédé pourrait conduire à une baisse des coûts de maintenance et éviter, au cours de la durée de vie du réacteur, des situations nécessitant l'utilisation contraignante d'un nettoyage chimique de l'art antérieur.
REFERENCE CITEE [1] K. Fruzzetti and al. « Experience with dispersant application : long-path recirculation cleanup trial at Byron unit 1 during spring 2011 and online addition update », Congrès NPC Paris 2012 (Nuclear Plant Chemistry Conference), 23-28 septembre 2012.
Claims (5)
- REVENDICATIONS1. Procédé pour éliminer des dépôts d'oxydes métalliques accumulés sur des parois internes d'un générateur de vapeur en condition de fonctionnement, lequel fonctionnement comprend l'alimentation en eau du générateur de vapeur à un débit D1, la production de vapeur à partir d'une partie de l'eau d'alimentation du générateur de vapeur à un débit D2 et l'extraction du reste de l'eau d'alimentation hors du générateur de vapeur à un débit D3, caractérisé en ce qu'il comprend pendant une durée allant de 12 à 24 heures au cours du fonctionnement du générateur de vapeur : a) la mise en contact des parois du générateur de vapeur avec un polymère d'acide (méth)acrylique, par injection en continu, à une vitesse V1, d'une solution aqueuse comprenant le polymère dans l'eau d'alimentation du générateur de vapeur, moyennant quoi les dépôts sont éliminés des parois ; et b) l'évacuation des dépôts ainsi éliminés des parois dans le reste de l'eau d'alimentation ; et en ce que la concentration en polymère d'acide (méth)acrylique dans la solution aqueuse injectée est choisie en fonction des débits D1 et D3 et de la vitesse V1, de sorte que la concentration en polymère d'acide (méth)acrylique dans le reste de l'eau d'alimentation soit comprise entre 1 mg et 10 mg par litre d'eau.
- 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le débit D1 est d'au moins 80%, de préférence d'au moins 90%, du débit maximal d'entrée de l'eau dans le générateur de vapeur.
- 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le débit D1 correspond au débit maximal d'entrée de l'eau dans le générateur de vapeur.
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre, après les étapes a) et b), l'arrêt du fonctionnement du générateur de vapeur et, pendant cet arrêt, un nettoyage hydro-mécanique des parois du générateur de vapeur obtenu par projection, sur ces parois, de jets d'une solution aqueuse sous pression comprenant de 20 pg à 20014 d'un polymère d'acide (méth)acrylique par litre de solution.
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le générateur de vapeur est un générateur de vapeur pour un réacteur à eau sous pression.
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| US5242599A (en) * | 1992-02-07 | 1993-09-07 | Betz Laboratories, Inc. | Polymers for the treatment of boiler water |
| WO1998003051A2 (fr) * | 1996-07-10 | 1998-01-29 | Commonwealth Edison Company | Dispersants polymeres et methodes d'utilisation dans un generateur nucleaire a vapeur |
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