FR3120734A1 - Procédé et système de pilotage d’une centrale nucléaire - Google Patents
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Abstract
Procédé et système de pilotage d’une centrale nucléaire Le procédé de pilotage comprend, en l’absence de détection d’un déséquilibre entre un signal de puissance primaire (S1) et un signal de puissance secondaire (S2), la mise en œuvre d’un mode de suivi de consigne, dans lequel la centrale nucléaire est pilotée en fonction d’une consigne opérationnelle de puissance (COP), et en cas de détection d’un déséquilibre, la mise en œuvre automatique d’un mode de limitation de puissance, comprenant le calcul d’une puissance d’équilibre cible (PEC) égale ou inférieure à la puissance primaire (P1) et égale ou inférieure à la puissance secondaire (P2), et le pilotage de la centrale nucléaire (2) en fonction de la puissance d’équilibre cible (PEC). Figure pour l'abrégé : Figure 2
Description
La présente invention concerne un procédé de pilotage d’une centrale nucléaire.
Une centrale nucléaire possède un circuit d’eau primaire et un circuit d’eau secondaire séparés, un réacteur nucléaire pour chauffer l’eau circulant dans le circuit primaire, un ou plusieurs générateur(s) de vapeur couplant thermiquement le circuit primaire et le circuit secondaire pour transférer la chaleur du circuit primaire au circuit secondaire et produire de la vapeur dans le circuit secondaire, et une turbine à vapeur intégrée dans le circuit secondaire pour générer de l’énergie mécanique à partir de la vapeur. Cette énergie mécanique peut ensuite être convertie en énergie électrique à l’aide d’un générateur électrique couplé à la turbine à vapeur.
Un des buts de l’invention est de proposer un procédé de pilotage d’une centrale nucléaire permettant de maintenir la centrale nucléaire dans un domaine de fonctionnement satisfaisant, utilisable de préférence dans une large plage de puissance du réacteur nucléaire.
A cet effet, l’invention propose un procédé de pilotage d’une centrale nucléaire à eau sous pression mise en œuvre par un système de pilotage automatisé, la centrale nucléaire comprenant un circuit primaire pour la circulation d’eau, intégrant un réacteur nucléaire, un circuit secondaire pour la circulation d’eau, et N générateur(s) de vapeur, N étant un nombre entier égal ou supérieur à 1, chaque générateur de vapeur étant configuré pour transférer de l’énergie thermique du circuit primaire au circuit secondaire avec génération de vapeur dans le circuit secondaire, le procédé de pilotage comprenant :
- le calcul d’une puissance primaire représentative de la puissance thermique générée par le réacteur nucléaire et d’une puissance secondaire représentative de la puissance thermique transférée du circuit primaire au circuit secondaire par le(s) générateur(s) de vapeur,
- la détection d’un éventuel déséquilibre, entre, d’une part, un signal de puissance primaire calculé en fonction de la puissance primaire et/ou d’au moins une grandeur indicative d’une variation de la puissance primaire et, d’autre part, un signal de puissance secondaire calculé en fonction de la puissance secondaire et/ou d’au moins une grandeur indicative d’une variation de la puissance secondaire,
- en l’absence de détection d’un déséquilibre, la mise en œuvre d’un mode de suivi de consigne, dans lequel la centrale nucléaire est pilotée en fonction d’une consigne opérationnelle de puissance reçue par le système de pilotage de manière que la puissance primaire et la puissance secondaire suivent la consigne opérationnelle de puissance ; et
- en cas de détection d’un déséquilibre, la mise en œuvre automatique d’un mode de limitation de puissance, comprenant le calcul, par le système de pilotage, d’une puissance d’équilibre cible égale ou inférieure à la puissance primaire et égale ou inférieure à la puissance secondaire, et le pilotage de la centrale nucléaire en fonction de la puissance d’équilibre cible.
Selon des modes de mise en œuvre particuliers, le procédé de pilotage comprend une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la puissance secondaire est déterminée en calculant la puissance thermique transférée par chaque générateur de vapeur du circuit primaire au circuit secondaire et en calculant la somme de ces puissances thermiques ;
- le signal primaire est calculé en fonction de la puissance primaire, d’une dérivée filtrée de la puissance primaire, d’un axial offset du réacteur nucléaire, d’une dérivée filtrée de l’axial offset du réacteur nucléaire, d’un signal de mouvement de grappes de commande et/ou d’une dérivée filtrée du signal de mouvement de grappes de commande ;
- le signal de puissance primaire est calculé comme la somme de la puissance primaire et d’un ou plusieurs parmi la dérivée filtrée de la puissance primaire multipliée par un coefficient de puissance primaire, de la valeur absolue de la dérivée filtrée de l’axial offset multipliée par un coefficient d’axial offset, et la dérivée filtrée du signal de mouvement de grappes de commande multiplié par un coefficient de signal de mouvement ;
- le signal de puissance secondaire est calculé en fonction de la puissance secondaire, d’une pression de vapeur représentative de la pression de la vapeur à la sortie du(des) générateurs de vapeur, d’une dérivée filtrée de la pression de vapeur, d’une température d’eau alimentaire représentative de la température d’eau à l’entrée du(des) générateurs de vapeur, d’une dérivée filtrée de la température d’eau alimentaire, d’un débit d’eau alimentaire représentatif du débit d’eau à l’entrée du(des) générateurs de vapeur et/ou d’une dérivée filtrée du débit d’eau alimentaire ;
- le signal de puissance secondaire est calculé comme la somme de la puissance secondaire et d’un ou plusieurs parmi la dérivée filtrée de la pression de vapeur multipliée par un coefficient de pression de vapeur, de la dérivée filtrée de la température d’eau alimentaire multipliée par un coefficient de température d’eau alimentaire, et de la dérivée filtrée du débit d’eau alimentaire multipliée par un coefficient de débit d’eau alimentaire ;
- la détection d’un éventuel déséquilibre comprend la comparaison d’une différence entre le signal de puissance primaire et le signal de puissance secondaire avec un seuil inférieur et/ou un seuil supérieur ;
- la détection d’un éventuel déséquilibre comprend la génération d’un signal logique de demande de rééquilibrage lorsque ladite différence est inférieure au seuil inférieur et/ou supérieure au seuil supérieur, commandant le passage en mode de limitation de puissance ;
- le mode de limitation de puissance est activé pendant une durée de limitation de puissance déterminée à partir de la détection d’un déséquilibre ;
- la puissance d’équilibre cible est calculée en fonction d’une puissance d’équilibre maximale, la puissance d’équilibre cible étant égale ou inférieure à la puissance d’équilibre maximale ;
- la puissance d’équilibre maximale est calculée en fonction de la puissance primaire diminuée d’un écart non nul ;
- la puissance primaire diminuée de l’écart est filtrée de manière que la valeur absolue de sa dérivée reste inférieure à un seuil de dérivée déterminé ;
- le procédé de pilotage comprend un écrêtage de telle manière que la puissance d’équilibre maximale soit inférieure à une valeur maximale déterminée et/ou supérieure à une valeur minimale déterminée ;
- la puissance d’équilibre cible est déterminée comme le minimum parmi la puissance primaire, la puissance secondaire et la puissance d’équilibre maximale ;
- le procédé de pilotage comprend, en mode de limitation de puissance, le calcul d’une consigne de puissance primaire et d’une consigne de puissance secondaire en fonction de la puissance d’équilibre cible, et le pilotage de la centrale nucléaire de telle manière que la puissance primaire rejoigne la consigne de puissance primaire et que la puissance secondaire rejoigne la consigne de puissance secondaire ;
- en mode de limitation de puissance, la consigne de puissance primaire est calculée comme égale à la puissance d’équilibre cible, optionnellement filtrée, de préférence par un filtre passe-bas, et la consigne de puissance secondaire est calculée comme égale à la puissance d’équilibre cible, optionnellement filtrée, de préférence par un filtre passe-bas.
L’invention concerne aussi un système de pilotage d’une centrale nucléaire configuré pour la mise en œuvre d’un procédé de pilotage tel que défini ci-dessus.
L’invention concerne aussi une centrale nucléaire comprenant un circuit primaire pour la circulation d’eau, intégrant un réacteur nucléaire, un circuit secondaire pour la circulation d’eau, N générateur(s) de vapeur, N étant un nombre entier égal ou supérieur à 1, chaque générateur de vapeur étant configuré pour transférer de l’énergie thermique du circuit primaire au circuit secondaire avec génération de vapeur dans le circuit secondaire, la centrale nucléaire comprenant un système de pilotage tel que défini ci-dessus.
L’invention concerne encore un produit programme d’ordinateur enregistrable sur un support informatique ou dans une mémoire informatique et exécutable par un processeur, ledit produit programme d’ordinateur contenant des instructions de code logiciel pour la mise en œuvre d’un procédé de pilotage tel que défini ci-dessus.
L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la est une vue schématique d’une centrale nucléaire, illustrant un circuit primaire, intégrant un réacteur nucléaire, et un circuit secondaire ; et
- les Figures 2 à 6 sont des schémas blocs illustrant un procédé de pilotage de la centrale nucléaire de la .
La centrale nucléaire 2 illustrée sur la comprend un circuit primaire 4 pour la circulation d’eau et un circuit secondaire 6 pour la circulation d’eau, le circuit primaire 4 et le circuit secondaire 6 étant séparés et couplés thermiquement par l’intermédiaire de N générateur(s) de vapeur 8, N étant un nombre entier égal ou supérieur à 1.
Chaque générateur de vapeur 8 est disposé entre le circuit primaire 4 et le circuit secondaire 6 et configuré pour un échange de chaleur entre l’eau du circuit primaire 4 et l’eau du circuit secondaire 6.
En fonctionnement, chaque générateur de vapeur 8 permet de générer de la vapeur dans le circuit secondaire 6. Dans le circuit secondaire 6, chaque générateur de vapeur 8 est alimenté en entrée avec de l’eau à l’état liquide et fournit en sortie de l’eau à l’état gazeux, i.e. de la vapeur d’eau.
Le circuit primaire 4 comprend un réacteur nucléaire 10 pour chauffer l’eau circulant dans le circuit primaire 4.
La centrale nucléaire 2 est par exemple une centrale nucléaire à eau sou pression, auquel cas le réacteur nucléaire 10 est un réacteur nucléaire à eau sous pression (ou PWR pour « Pressurized Water Reactor ») ou une centrale nucléaire à eau bouillante, auquel cas le réacteur nucléaire 10 est un réacteur nucléaire à eau bouillante (ou BWR pour « Boiling Water Reactor »).
Le circuit primaire 4 comprend par exemple N boucle(s) primaire(s) 12 fluidiques, chaque boucle primaire 12 reliant fluidiquement le réacteur nucléaire 10 à un générateur de vapeur 8 respectif.
Un seul générateur de vapeur 8 et une seule boucle primaire 12 sont représentés sur la . En variante, le circuit primaire 4 comprend plusieurs boucles primaires 12, par exemple quatre boucles primaires 12.
Le réacteur nucléaire 10 comprend une cuve de réacteur 14. Chaque boucle primaire 12 relie la cuve de réacteur 14 à un générateur de vapeur 8 respectif. Chaque boucle primaire 12 est reliée à la cuve de réacteur 14 par une tubulure d’entrée 14A et une tubulure de sortie 14B.
Le réacteur nucléaire 10 comprend un cœur 16 formé d’une pluralité d’assemblages de combustible nucléaire 18 disposés côte-à-côte dans la cuve de réacteur 14.
Le réacteur nucléaire 10 comprend des grappes de commande 20 pouvant être descendues dans le ou remontées hors du cœur de réacteur 16 pour contrôler la réactivité du réacteur nucléaire 10.
Les grappes de commande 20 comprennent par exemple des grappes de contrôle pouvant être sélectivement insérées dans le cœur 16 pour diminuer la réactivité ou extraites du cœur 16 pour augmenter la réactivité, et des grappes d’arrêt pouvant être lâchées dans le cœur 16 pour provoquer un arrêt automatique du réacteur nucléaire 10.
Chaque boucle primaire 12 comprend une pompe primaire 22 respective pour forcer la circulation de l’eau à l’intérieur de cette boucle primaire 12.
Lorsque la centrale nucléaire 2 est une centrale nucléaire à eau pressurisée, le circuit primaire 4 comprend un pressuriseur 24 configuré pour maintenir, dans le circuit primaire 4, une pression suffisante pour que l’eau circulant dans le circuit primaire 4 reste à l’état liquide.
Le pressuriseur 24 est relié fluidiquement à une branche chaude d’une boucle primaire 12, i.e. une branche dans laquelle le fluide circule du réacteur nucléaire 10 vers le générateur de vapeur 8 situé sur cette boucle primaire 12.
Lorsque le circuit primaire 4 comprend plusieurs boucles primaires 12, le circuit primaire 4 comprend par exemple un seul pressuriseur 24 relié à la branche chaude d’une parmi les boucles primaires 12.
Le circuit secondaire 6 comprend par exemple une seule boucle secondaire 26 alimentée en vapeur provenant du générateur de vapeur 8 de chaque boucle primaire 12.
En variante, le circuit secondaire 6 comprend une boucle secondaire 26 respective associée à chaque boucle primaire 12 et alimentée en vapeur provenant du générateur de vapeur 8 de cette boucle primaire 12.
Le circuit secondaire 6 comprend une ou plusieurs turbine(s) 28, chaque turbine 28 étant configurée pour convertir l’énergie thermique contenue dans de la vapeur circulant dans le circuit secondaire 6 en énergie mécanique.
Le circuit secondaire 6 comprend une ou plusieurs pompe(s) secondaire(s) 30 pour forcer la circulation de l’eau à l’intérieur du circuit secondaire 6.
Le circuit secondaire 6 comprend un ou plusieurs condenseur(s) 32, chaque condenseur 32 étant disposé en aval d’une turbine 28 pour refroidir la vapeur sortant de la turbine 28 et la ramener à l’état liquide.
Chaque condenseur 32 est par exemple disposé sur le circuit secondaire 6 en étant configuré pour un échange de chaleur entre l’eau du circuit secondaire 6 et l’eau circulant dans un circuit de refroidissement 34.
La centrale nucléaire 2 comprend une ou plusieurs génératrice(s) électrique(s) 36, chaque génératrice électrique 36 étant couplée mécaniquement à une turbine 28 de manière à générer de l’énergie électrique à partir de l’énergie mécanique générée par cette turbine 28. L’énergie électrique est par exemple fournie à un réseau de distribution d’électricité.
La centrale nucléaire 2 comprend un système de pilotage 40 configuré pour le pilotage automatique de la centrale nucléaire 2, en particulier pour la mise en œuvre d’un procédé de pilotage de la centrale nucléaire 2
Le système de pilotage 40 comprend des premiers capteurs pour mesurer des premiers paramètres de fonctionnement de la centrale nucléaire 2, relatifs au fonctionnement du circuit primaire 4, et des deuxièmes capteurs pour mesurer des deuxièmes paramètres de fonctionnement de la centrale nucléaire 2, relatifs aux fonctionnement du circuit secondaire 6.
Les premiers capteurs comprennent par exemple des détecteurs de neutron 42 pour mesurer un flux neutronique dans le réacteur nucléaire 10.
Les détecteurs de neutrons 42 comprennent des détecteurs de neutrons internes disposés à l’intérieur du cœur de réacteur 16 (généralement appelés détecteurs « incore ») et/ou des détecteurs de neutrons externes (non représentés) disposés à l’extérieur de la cuve de réacteur 14 du réacteur nucléaire 10 dans laquelle est reçu le cœur 16 (généralement appelés détecteurs « excore »).
Les détecteurs de neutrons 42 sont par exemple des détecteurs de neutrons autoalimentés (aussi désigné par l’acronyme SPND pour «Self-Powered Neutron Detector» en anglais).
Les détecteurs de neutrons 42 sont par exemple des détecteurs au Cobalt, au Vanadium et/ou au Rhodium.
La mesure du flux neutronique généré dans le réacteur nucléaire 10 à instant donné permet de calculer une valeur représentative de la puissance thermique instantanée générée par le réacteur nucléaire 10 ou ci-après, la « puissance primaire ».
Les deuxièmes capteurs comprennent par exemple, pour chaque générateur de vapeur 8, un capteur de pression de sortie 44 pour mesurer la pression dans le circuit secondaire 6 à la sortie du générateur de vapeur 8, un capteur de débit de vapeur 45 pour mesurer le débit de vapeur dans le circuit secondaire 6 à la sortie du générateur de vapeur 8, un capteur de débit d’eau entrante 46 pour mesurer le débit d’eau entrant à l’état liquide dans le générateur de vapeur 8 dans le circuit secondaire 6 et/ou un capteur de température d’eau entrante 48 pour mesurer la température de l’eau à l’entrée du générateur de vapeur 8 dans le circuit secondaire 6.
Les mesures directes ou indirectes de la pression de vapeur sortant du générateur de vapeur 8, du débit de vapeur sortant du générateur de vapeur 8, du débit d’eau entrant dans le générateur de vapeur 8, de la température d’eau entrant dans le générateur de vapeur 8 à instant donné permettent de calculer une valeur représentative de la puissance thermique instantanée transférée par le générateur de vapeur 8 du circuit primaire 4 vers le circuit secondaire 6.
Le système de pilotage 40 comprend une unité électronique de pilotage 50 configurée pour contrôler et commander la centrale nucléaire 2 en mettant en œuvre le procédé de contrôle commande.
L’unité électronique de pilotage 50 est par exemple configurée pour recevoir les premiers paramètres de fonctionnement et les deuxièmes paramètres de fonctionnement, en recevant les signaux de mesure fournis par les premiers capteurs et les deuxièmes capteurs.
L’unité électronique de pilotage 50 est par exemple configurée pour commander le circuit primaire 4 et le circuit secondaire 6 en fonction des premiers paramètres et des deuxièmes paramètres.
L’unité électronique de pilotage 50 est par exemple configurée pour commander les grappes de commande 20 pour ajuster la réactivité du réacteur nucléaire et/ou chaque pompe primaire 22 pour ajuster le débit d’eau dans le circuit primaire 4, et/ou pour commander chaque pompe secondaire 30 pour ajuster le débit d’eau dans le circuit secondaire 6 et pour commander chaque turbine 28 et/ou chaque génératrice 36.
Comme illustré sur la , le procédé de pilotage comprend :
- le calcul d’une puissance primaire P1 représentative de la puissance thermique générée par le réacteur nucléaire 10 et d’une puissance secondaire P2 représentative de la puissance thermique transférée du circuit primaire 4 au circuit secondaire 6 par le(s) générateur(s) de vapeur 8,
- la détection d’un éventuel déséquilibre, entre, d’une part, un signal de puissance primaire S1 calculé en fonction de la puissance primaire P1 et/ou d’au moins une grandeur indicative d’une variation de la puissance primaire P1 et, d’autre part, un signal de puissance secondaire S2 calculé en fonction de la puissance secondaire P2 et/ou d’au moins une grandeur indicative d’une variation de la puissance secondaire P2,
- en l’absence de détection d’un déséquilibre, la mise en œuvre d’un mode de suivi de consigne, dans lequel la centrale nucléaire 10 est pilotée en fonction d’une consigne opérationnelle de puissance COP reçue par le système de pilotage 40 de manière que la puissance primaire P1 et la puissance secondaire P2 suivent la consigne opérationnelle de puissance COP ; et
- en cas de détection d’un déséquilibre, la mise en œuvre automatique d’un mode de limitation de puissance, comprenant le calcul, par le système de pilotage 40, d’une puissance d’équilibre cible PEC égale ou inférieure à la puissance primaire P1 et égale ou inférieure à la puissance secondaire P2, et le pilotage de la centrale nucléaire 2 en fonction de la puissance d’équilibre cible PEC.
La puissance primaire P1 est calculée par exemple en fonction de mesures des premiers paramètres mesurés par les premiers capteurs, en particulier en fonction d’une mesure du flux neutronique dans le cœur 16 du réacteur nucléaire 10.
Les mesures des premiers paramètres sont fournies par les premiers capteurs, par exemple par les détecteurs de neutron 42 équipant le réacteur nucléaire 10.
La puissance secondaire P2 est calculée par exemple en déterminant, respectivement pour chaque générateur de vapeur 8, la puissance thermique transférée du circuit primaire 4 au circuit secondaire 6 par ce générateur de vapeur 8, et en calculant la puissance secondaire P2 comme la somme des puissances transférées.
Pour chaque générateur de vapeur 8, la puissance transférée du circuit primaire 4 au circuit secondaire 6 est calculée de manière connue, par exemple en fonction des deuxièmes paramètres, en particulier en fonction de la pression de vapeur sortant du générateur de vapeur 8 dans le circuit secondaire 6, du débit de vapeur sortant du générateur de vapeur 8 dans le circuit secondaire 6, du débit d’eau entrant dans le générateur de vapeur 8 dans le circuit secondaire 6 et/ou de la température de l’eau entrant dans le générateur de vapeur 8 dans le circuit secondaire 6.
Les mesures des deuxièmes paramètres sont par exemple fournies respectivement par le capteur de pression de sortie 44, par le capteur de débit vapeur 45, par le capteur de débit d’eau entrante 46 et/ou par le capteur de température d’eau entrante 48.
Les mesures des deuxièmes paramètres sont dans un autre exemple fournies respectivement par le capteur de pression de sortie 44, par un capteur de pression au barillet vapeur (non représenté) agencé pour mesurer la pression de la vapeur dans un barillet vapeur du circuit secondaire, par le capteur de débit d’eau entrante 46 et par le capteur de température d’eau entrante 48.
Dans un circuit secondaire 6 possédant plusieurs générateurs de vapeur 8 alimentant une même turbine 28, le barillet vapeur est un collecteur recevant les productions de vapeur des générateurs de vapeur 8 et distribuant la vapeur produite à la turbine 28.
Comme illustré sur la , l’unité électronique de pilotage 50 comprend par exemple un module de calcul de puissance primaire 52 pour calculer la puissance primaire P1 générée par le réacteur nucléaire 10 et un module de calcul de puissance secondaire 54 pour calculer la puissance secondaire P2 transférée du circuit primaire 4 au circuit secondaire 6.
Le module de calcul de puissance primaire 52 reçoit par exemple les signaux de mesure fournis par les détecteurs de neutron 42, et le module de calcul de puissance secondaire 54 reçoit par exemple les signaux de mesure fournis par le capteur de pression de sortie 44, par le capteur de débit de vapeur 45, par le capteur de débit d’eau entrante 46 et/ou par le capteur de température d’eau entrante 48.
L’unité électronique de pilotage 50 comprend par exemple un module de pilotage 56 recevant la consigne opérationnelle de puissance COP, la puissance primaire P1 calculée et la puissance secondaire P2 calculée, est configurée pour générer des instructions destinées aux organes fonctionnels de la centrale nucléaire 2 permettant de commander la centrale nucléaire 2.
Le module de pilotage 56 est configuré par exemple pour générer des instructions de commande destinées aux grappes de commande 20 à chaque pompe primaire 22, à chaque turbine 28, à chaque pompe secondaire 30, et/ou à chaque génératrice 36.
Dans le mode de suivi de consigne, la puissance primaire P1 et la puissance secondaire P2 sont en principe équilibrées, le pilotage de la centrale nucléaire 2 étant réalisé pour maintenir la puissance primaire P1 et la puissance secondaire P2 chacune sensiblement égale à la consigne opérationnelle de puissance COP reçue par le système de pilotage 40.
La consigne opérationnelle de puissance COP est fournie par exemple par l’opérateur qui exploite la centrale nucléaire 2.
En option, elle peut être modifiée et/ou modulée en fonction de paramètres de fonctionnement du réseau de distribution d’électricité auquel est raccordé la centrale nucléaire 2, par exemple en fonction de variation de la fréquence du réseau de distribution d’électricité.
Au cours du fonctionnement de la centrale nucléaire 2, il peut malgré tout apparaître un déséquilibre entre la puissance primaire P1 et la puissance secondaire P2.
Si la puissance secondaire P2 est strictement inférieure à la puissance primaire P1, cela peut conduire à une accumulation de puissance dans le circuit primaire 4, ce qui n’est pas souhaitable.
Inversement, si la puissance secondaire P2 est strictement supérieure à la puissance primaire P1, cela peut conduire à un refroidissement du cœur de réacteur 16, ce qui n’est pas souhaitable.
Le mode de limitation de puissance est prévu pour rétablir un équilibre entre la puissance primaire P1 et la puissance secondaire P2 tout en maintenant la centrale nucléaire 2 dans une zone de fonctionnement normal, pour éviter l’intervention d’un système de protection qui pourrait s’activer automatiquement pour arrêter la centrale nucléaire 2 si celle-ci sortait d’une zone de fonctionnement normal.
Dans le mode de limitation de puissance, une puissance d’équilibre cible PEC est calculée par le système de pilotage 40, de préférence indépendamment de la consigne de puissance opérationnelle COP, la centrale nucléaire 2 étant alors pilotée en fonction de la puissance d’équilibre cible PEC, et non plus en fonction de la consigne de puissance opérationnelle COP.
La puissance d’équilibre cible PEC est calculée de manière à être égale ou inférieure à la puissance primaire P1 et égale ou inférieure à la puissance secondaire P2, de sorte que le mode de limitation de puissance entraîne une baisse de la puissance primaire P1 et/ou une baisse de la puissance secondaire P2, tout en les ramenant à un équilibre.
Le mode de limitation de puissance est prévu pour pouvoir être mis en œuvre automatiquement à l’aide du système de pilotage 40 tout en restant dans une zone de fonctionnement normal de la centrale nucléaire 2, et donc sans intervention d’un système de protection.
Comme indiqué plus haut, la détection d’un éventuel déséquilibre est réalisée en comparant un signal de puissance primaire S1 et un signal de puissance secondaire S2.
Le signal de puissance primaire S1 est calculé de manière à être représentatif de la puissance primaire P1, tout en étant optionnellement indicatif d’une évolution de la puissance primaire P1.
Le signal de puissance secondaire S2 est calculé de manière à être représentatif de la puissance secondaire P2, tout en étant optionnellement indicatif d’une évolution de la puissance secondaire P2.
La prise en compte de l’évolution de la puissance primaire P1 et/ou de l’évolution de la puissance secondaire P2 permet d’anticiper un déséquilibre.
Dans un exemple de réalisation, comme illustré sur la , le signal de puissance primaire S1 est calculé par exemple en fonction de la puissance primaire P1, d’une dérivée filtrée de la puissance primaire, d’un axial offset AO du réacteur nucléaire 10, d’une valeur absolue d’une dérivée filtrée de l’axial offset du réacteur nucléaire 10, d’un signal de mouvement PG indicatif d’un mouvement de grappes de commande 20 et/ou d’une dérivée filtrée du signal de mouvement PG de grappes de commande 20.
Par dérivée « filtrée », on entend une fonction dérivée cumulée à un filtre qui coupe les variations à haute fréquence et laisse passer les variations à basse fréquence (filtre passe-bas).
La prise en compte d’une dérivée d’une grandeur permet de prendre en compte la variation de cette grandeur pour anticiper une modification.
Le filtre passe-bas appliqué à la dérivée permet de lisser la dérivée pour ne prendre en compte que la tendance de la variation de la grandeur qui est indiquée par la dérivée, sans prendre en compte des variations trop rapides qui ne sont pas représentatives d’une réelle tendance d’évolution du signal.
De manière connue, l’axial offset AO du réacteur nucléaire 10 est représentatif d’une répartition non-uniforme du flux neutronique le long des assemblages du réacteur nucléaire 10, en particulier d’un déséquilibre du flux neutronique entre une partie inférieure du réacteur nucléaire 10 et une partie supérieure du réacteur nucléaire 10.
L’axial offset AO peut être déterminé par exemple à l’aide d’un ensemble de détecteurs de neutrons 42 équipant le réacteur nucléaire 10 et répartis verticalement pour pouvoir mesurer des différences dans le flux neutronique en fonction de leurs positions le long du réacteur nucléaire 10.
Une variation de l’axial offset AO peut être le signe d’une variation à venir de la puissance primaire P1. La prise en compte de l’axial offset AO, en particulier d’une valeur absolue de la dérivée filtrée de l’axial offset AO, permet d’anticiper une variation de la puissance primaire P1.
Un mouvement de grappes de commande 20 peut entraîner une variation de la puissance primaire P1. La prise en compte du signal de mouvement PG, et en particulier d’une dérivée filtrée de signal de mouvement PG, permet d’anticiper une variation de la puissance primaire P1 qui serait due à un mouvement de grappes de commande 20.
Dans un exemple de réalisation, le signal de puissance primaire S1 est calculé comme égal la puissance primaire P1.
En variante, et de préférence, le signal de puissance primaire S1 est calculé comme la somme de la puissance primaire P1 et d’un ou plusieurs parmi une dérivée filtrée de la puissance primaire P1 multipliée par un coefficient de puissance primaire KP1, une valeur absolue de la dérivée filtrée de l’axial offset AO du réacteur nucléaire 10 multipliée par un coefficient d’axial offset KAO, la dérivée filtrée PG du signal de mouvement de grappes de commande multipliée par un coefficient de mouvement grappe KPG.
Chacun des coefficients indiqués ci-dessus (coefficient de puissance primaire KP1, coefficient d’axial offset KAO et coefficient de mouvement grappe KPG) est de préférence positif ou nul.
Chacun des coefficients indiqués ci-dessus (coefficient de puissance primaire KP1, coefficient d’axial offset KAO et coefficient de mouvement grappe KPG) a une valeur propre. Les coefficients peuvent avoir des valeurs différentes. Dans un cas très particulier, ils peuvent éventuellement être égaux.
L’utilisation de coefficients permet d’ajuster la réponse du procédé de pilotage en fonction des grandeurs considérées.
Dans l’exemple illustré sur la , le signal de puissance primaire S1 est calculé comme la somme de la puissance primaire P1, de la dérivée filtrée de la puissance primaire P1 multipliée par le coefficient de puissance primaire KP1, de la valeur absolue de la dérivée filtrée de l’axial offset AO du réacteur nucléaire 10 multipliée par le coefficient d’axial offset KAO et de la dérivée filtrée PG du signal de mouvement de grappes de commande multipliée par le coefficient de mouvement grappe KPG.
Le signal secondaire S2 est calculé par exemple en fonction de la puissance secondaire P2, d’une pression de vapeur PV représentative de la pression de la vapeur à la sortie du(des) générateurs de vapeur 8, d’une dérivée filtrée de la pression de vapeur PV, d’une température d’eau alimentaire TE représentative de la température d’eau à l’entrée du(des) générateurs de vapeur 8, d’une dérivée filtrée de la température d’eau alimentaire TE, d’un débit d’eau alimentaire DE représentatif du débit d’eau à l’entrée du(des) générateurs de vapeur 8 et/ou d’une dérivée filtrée DE du débit d’eau alimentaire.
Lorsque la centrale nucléaire 2 comprend plusieurs générateurs de vapeur 8, de préférence, la pression de vapeur PV est déterminée comme la moyenne des pressions de vapeur à la sortie des générateurs de vapeur 8, déterminées par exemple à l’aide des capteurs de pression de vapeur 44.
En variante, ou lorsque la centrale nucléaire 2 comprend un seul générateur de vapeur 8, elle est déterminée comme égale à la pression de vapeur PV à la sortie du ou d’un des générateur(s) de vapeur 8 de la centrale nucléaire 2
Lorsque la centrale nucléaire 2 comprend plusieurs générateurs de vapeur 8, de préférence, la température d’eau alimentaire TE est déterminée comme la moyenne des températures d’eau alimentaire à l’entrée des générateurs de vapeur 8, déterminées par exemple à l’aide des capteurs de température d’eau 46.
En variante, ou lorsque la centrale nucléaire 2 comprend un seul générateur de vapeur 8, elle est déterminée comme égale à la température d’eau à l’entrée du ou d’un des générateur(s) de vapeur 8 de la centrale nucléaire 2.
Lorsque la centrale nucléaire 2 comprend plusieurs générateurs de vapeur 8, de préférence, le débit d’eau entrante DE est déterminé comme la moyenne des débits d’eau à l’entrée des générateurs de vapeur 8, déterminées par exemple à l’aide des capteurs de débit d’eau 48.
En variante, ou lorsque la centrale nucléaire 2 comprend un seul générateur de vapeur 8, il est déterminé comme égale au débit d’eau à l’entrée du ou d’un des générateur(s) de vapeur 8 de la centrale nucléaire 2.
La prise en compte de la pression de vapeur PV, de la température d’eau alimentaire TE et/ou du débit d’eau alimentaire DE, et en particulier de la dérivée filtrée d’un ou plusieurs de ces paramètres, permet d’anticiper une variation de la puissance secondaire P2.
Dans un exemple de réalisation, le signal de puissance secondaire S2 est calculé comme la somme de la puissance secondaire P2 et d’un ou plusieurs parmi la dérivée filtrée de la pression de vapeur PV multipliée par un coefficient de pression de vapeur KPV qui est de préférence négatif ou nul, de la dérivée filtrée de la température d’eau alimentaire TE multipliée par un coefficient de température d’eau KTE qui est de préférence négatif ou nul, et la dérivée filtrée du débit d’eau alimentaire DE multipliée par un coefficient de débit d’eau alimentaire KDE qui est de préférence positif ou nul.
Comme illustré sur la , le signal de puissance secondaire S2 est calculé comme la somme de la puissance secondaire P2, de la dérivée filtrée de la pression de vapeur PV multipliée par un coefficient de pression de vapeur KPV, de la dérivée filtrée de la température d’eau alimentaire TE multipliée par un coefficient de température d’eau KTE et la dérivée filtrée du débit d’eau alimentaire DE multipliée par un coefficient de débit d’eau alimentaire KDE.
Les filtres passe-bas utilisés pour calculer les différentes dérivées filtrées utilisées pour le calcul du signal de puissante primaire S1 et le signal de puissance secondaire S2 peuvent être identiques. En variante, ils ne sont pas tous identiques. Au moins deux de ces filtres passe-bas sont alors différents. Dans un exemple de réalisation particulier, ils sont tous différents.
Comme illustré sur la , l’unité électronique de pilotage 50 comprend un module de détection 62 configuré pour détecter un déséquilibre en déterminant et comparant le signal de puissance primaire S1 et le signal de puissance secondaire S2.
Le module de détection 62 comprend un module de signal primaire 64 et un module de signal secondaire 66 pour calculer respectivement le signal de puissance primaire S1 et le signal de puissance secondaire S2.
Le module de signal primaire 64 et le module de signal secondaire 66 comprennent chacun un ou des dérivateur(s) 68, chaque dérivateur 68 étant configuré pour recevoir un signal représentatif d’une grandeur et fournir en sortie la dérivée de ce signal, optionnellement un module de valeur absolue 69 pour recevoir la dérivée de l’axial offset AO et fournir en sortie la valeur absolue de cette dérivée, un ou plusieurs amplificateur(s) 70, chaque multiplicateur étant configuré pour multiplier un signal par un coefficient nul, positif ou négatif, et deux additionneurs 72 pour calculer le signal de puissance primaire S1 et le signal de puissance secondaire S2 à partir des signaux pris en compte pour calculer chacun du signal de puissance primaire S1 et du signal de puissance secondaire S2.
Dans un exemple de réalisation du procédé de pilotage, et comme illustré sur la , la comparaison du signal puissance primaire S1 et du signal puissance secondaire S2 comprend le calcul de la différence entre le signal puissance primaire S1 et le signal de puissance secondaire S2 et la comparaison de cette différence à un seuil inférieur SINF et/ou un seuil supérieur SSUP et la commutation d’un mode de suivi de consigne au mode de limitation de puissance.
Le procédé de pilotage comprend par exemple le passage du mode de suivi de consigne au mode de limitation de puissance lorsque la différence entre le signal de puissance primaire S1 et le signal de puissance secondaire S2 est inférieure au seuil inférieur SINF et/ou supérieure au seuil supérieur SSUP.
Le passage au mode de limitation de puissance est par exemple temporisé de telle manière que le mode de limitation de puissance est maintenu au moins pendant une durée déterminée de limitation de puissance à partir du moment où il est activé.
La durée déterminée de limitation de puissance est par exemple prédéterminée. Elle est par exemple égale ou supérieure à 10 secondes (s), en particulier égale ou supérieure à 20 secondes.
Le maintien du mode de limitation de puissance pendant une certaine durée minimale permet la baisse effective et le rééquilibrage de la puissance primaire P1 et de la puissance secondaire P2, sans commuter trop rapidement vers le mode de suivi de consigne même si le puissance primaire P1 et la puissance secondaire P2 sont revenues rapidement dans une situation d’équilibre.
Pour le passage du mode de suivi de consigne au mode de limitation de puissance, le procédé de pilotage comprend par exemple la génération d’un signal logique de déséquilibre SD indicatif de l’existence d’un déséquilibre entre le signal de puissance primaire S1 et le signal de puissance secondaire S2, et d’un signal logique de demande de rééquilibrage BP temporisé, déterminé en fonction du signal logique de déséquilibre pour commander le passage en mode de limitation de puissance.
Le signal logique de déséquilibre SD prend deux valeurs (par ex. 0 ou 1), l’une indicative de l’existence d’un déséquilibre significatif nécessitant un passage en mode de limitation de puissance, et l’autre indicative de l’absence de déséquilibre significatif nécessitant un passage en mode de limitation de puissance.
Le signal logique de demande de rééquilibrage BP prend deux valeurs (par ex. 0 ou 1), l’une correspondant au mode de suivi de consigne et l’autre au mode de limitation de puissance, le signal logique de demande de rééquilibrage BP étant temporisé de telle manière que lorsqu’il passe à la valeur correspondant au mode de limitation de puissance, cette valeur est maintenue pendant la durée déterminée de limitation de puissance.
Comme illustré sur la , le module de contrôle comprend par exemple un soustracteur 74 agencé pour déterminer la différence entre le signal de puissance primaire S1 et le signal de puissance secondaire S2, un comparateur 76 pour comparer le différence au seuil intérieur SINF et/ou au seuil supérieur SSUP et générer le signal logique de déséquilibre SD en fonction du résultat de la comparaison, et un générateur de demande de limitation 78 pour générer le signal logique de demande de rééquilibrage BP en fonction du signal logique de déséquilibre SD.
Avantageusement, la puissance d’équilibre cible PEC est calculée en fonction d’une puissance d’équilibre maximale PEMAX, la puissance d’équilibre cible PEC étant égale ou inférieure à la puissance d’équilibre maximale PEMAX.
Comme illustré sur la , le procédé de pilotage comprend le calcul de la puissance d’équilibre maximale PEMAX en fonction de la puissance primaire P1.
Avantageusement, la puissance d’équilibre maximale PEMAX est calculée à partir de la puissance primaire P1 diminuée d’un écart E non nul. Ceci permet de déterminer une valeur de puissance strictement inférieure à la puissance primaire P1, par exemple pour calculer ensuite des consignes de puissance (consigne de puissance primaire CP1 et consigne de puissance secondaire CP2 comme cela sera décrit plus loin) permettant une baisse de puissance du réacteur nucléaire 10.
La valeur de l’écart E est par exemple comprise entre 20% et 55% de la puissance nominale de fonctionnement du réacteur nucléaire 10, en particulier entre 20% et 35% de la puissance nominale de fonctionnement du réacteur nucléaire 10.
La puissance nominale de fonctionnement du réacteur nucléaire 10 est sa puissance maximale admise en fonctionnement normal. Il s’agit d’une puissance prédéterminée pour le réacteur nucléaire 10.
Dans un exemple de réalisation, l’écart E est constant. Dans un exemple de réalisation particulier, l’écart E est choisi égal à 25% de la puissance nominale PN du réacteur nucléaire 10.
En pratique, il a été constaté que la plage de valeurs indiquée ci-dessus pour l’écart E permet de baisser la puissance en permettant de retrouver un équilibre après une détection d’un déséquilibre entre la puissance primaire P1 et la puissance secondaire P2.
De préférence, la différence entre la puissance primaire P1 et l’écart E est filtrée à l’aide d’un filtre de puissance d’équilibre maximale FPEMAX de manière que la valeur absolue de sa dérivée reste inférieure à un seuil de dérivé déterminé. Le filtre de puissance d’équilibre maximale FPEMAX est par exemple un filtre passe-bas, en particulier un filtre passe-bas de second ordre. Il peut s’agir d’un autre type de filtre.
Ceci permet de déterminer une puissance d’équilibre maximale PEMAX à partir d’un signal (différence entre la puissance primaire et l’écart E filtrée) dont la dérivée est limitée et cohérente avec le suivi de charge du réacteur nucléaire 10, i.e. avec sa réactivité lors d’un changement de consigne de puissance.
De préférence, le filtre de puissance d’équilibre maximale FPEMAX est configuré de manière que la valeur absolue de la dérivée de la différence entre la puissance primaire P1 et l’écart E reste inférieure à une valeur absolue maximale de dérivée de suivi de charge, par exemple 5% de la puissance nominale PN par minute.
En option, de préférence après le filtrage lorsque ce dernier est effectué, le signal résultant de la différence entre la puissance primaire P1 et l’écart E est écrêté entre une valeur minimale VMIN et/ou une valeur maximale VMAX.
Ceci permet de s’assurer que la puissance d’équilibre maximale PEMAX reste supérieure à la valeur minimale VMIN et/ou inférieure à la valeur maximale VMAX quelle que soit la puissance primaire P1 courante à partir de laquelle est déterminée la puissance d’équilibre maximale PEMAX, pour tenir compte par exemple d’une situation ou la puissance primaire P1 serait momentanément supérieure à la puissance nominale PN.
La valeur minimale VMIN est par exemple égale à zéro et la valeur maximale VMAX est par exemple égale à 75% de la puissance nominale PN du réacteur nucléaire 10.
Comme illustré sur la , le module de pilotage 56 de l’unité électronique de pilotage 50 comprend par exemple un module de calcul de puissance maximale 80 configuré pour calculer la puissance d’équilibre cible maximale PEMAX.
Comme illustré sur la , ce module de calcul de puissance maximale 80 comprend par exemple un soustracteur 82 pour recevoir en entrée la puissance primaire P1 et lui soustraire l’écart E, et, optionnellement, en série avec le soustracteur 82, un module de filtrage 84 pour appliquer le filtre de puissance d’équilibre maximale FPEMAX à la puissance primaire P1 diminuée de l’écart E et/ou un module d’écrêtage 86 recevant en entrée la puissance primaire P1 diminuée de l’écart E, éventuellement filtrée par le module de filtrage 84.
La puissance d’équilibre cible PEC est déterminée en fonction de la puissance primaire P1, de la puissance secondaire P2 et de la puissance d’équilibre cible maximale PEMAX, de manière à être égale ou inférieure à chacune d’entre elles.
Comme illustré sur la , dans un exemple de réalisation du procédé de pilotage, la puissance d’équilibre cible PEC est déterminée comme le minimum parmi la puissance primaire P1, la puissance secondaire P2 et la puissance d’équilibre maximale PEMAX.
Le procédé de pilotage comprend par exemple, en mode de limitation de puissance, le calcul d’une consigne de puissance primaire CP1 et d’une consigne de puissance secondaire CP2, et le pilotage de la centrale nucléaire 2 de telle manière que la puissance primaire P1 rejoigne la consigne de puissance primaire CP1 (i.e. de manière à limiter un écart entre la puissance primaire P1 et la consigne de puissance primaire CP1) et que la puissance secondaire P2 rejoigne la consigne de puissance primaire CP2 (i.e. de manière à limiter un écart entre la puissance secondaire P2 et la consigne de puissance secondaire CP2). La consigne de puissance primaire CP1 et la consigne de puissance secondaire CP2, utilisées pour le pilotage de la centrale nucléaire 2 en mode de limitation de puissance, sont calculées en fonction de la puissance d’équilibre cible PEC.
Dans un exemple de réalisation particulier, la consigne de puissance primaire CP1 et la consigne de puissance secondaire CP2 sont calculées comme égales à la puissance d’équilibre cible PEC, optionnellement filtrée en appliquant un filtre de puissance d’équilibre cible FPEC, qui est de préférence par un filtre passe-bas.
Le module de pilotage 56 de l’unité électronique de pilotage 50 comprend par exemple un module de calcul de consigne 90 configuré pour calculer la consigne de puissance primaire CP1 et la consigne de puissance secondaire CP2.
Le module de calcul de consigne 90 reçoit en entrée la puissance primaire P1, la puissance secondaire P2 et la puissance d’équilibre max PEMAX, et fournit en sortie la consigne de puissance primaire CP1 et la consigne de puissance secondaire CP2.
Le module de calcul de consigne comprend par exemple un sélecteur 92 configuré pour sélectionner, parmi la puissance primaire P1, la puissance secondaire P2 et la puissance d’équilibre maximale PEMAX, le signal qui présente la valeur la plus faible.
Optionnellement, l’unité de pilotage 50 comprend un module de filtrage de puissance d’équilibre 94 pour filtrer la puissance d’équilibre cible PEC, en appliquant le filtre de puissance d’équilibre cible FPEC.
En option, en mode de suivi de consigne, le procédé de pilotage comprend le calcul de la consigne de puissance primaire CP1 et le calcul de la consigne de puissance secondaire CP2 comme étant égales respectivement à la puissance primaire P1 et à la puissance secondaire P2.
En mode de suivi de consigne, la consigne de puissance primaire CP1 et la consigne de puissance secondaire CP2 ainsi calculées ne sont en principe pas utilisées pour le pilotage effectif de la centrale nucléaire 2, qui est effectué en fonction de la consigne de puissance opérationnelle COP.
Cependant, ceci constitue une sécurité au cas où le système de pilotage 40 basculerait de manière intempestive en mode de limitation de puissance sans détection effective d’un déséquilibre de puissance. Dans un tel cas, le signal logique de demande de rééquilibrage BP ne demanderait pas de passage en mode de limitation de puissance, de sorte que la consigne de puissance primaire CP1 serait prise comme égale à la puissance primaire P1 et la consigne de puissance secondaire CP2 serait prise comme égale à la puissance secondaire P2, de sorte que le système de pilotage 40 ne modifierait pas la puissance primaire P1 et la puissance secondaire P2 malgré le basculement intempestif en mode de limitation de puissance.
Le module de calcul de consigne 90 comprend par exemple un module de commutation 96 recevant en entrée la puissance primaire P1, la puissance secondaire P2 et la puissance d’équilibre cible PEC éventuellement filtrée, et fournissant en sortie la consigne de puissance primaire CP1 et la consigne de puissance secondaire CP2, le module de commutation 96 étant commandé par le signal logique de demande de rééquilibrage BP, de telle manière que la consigne de puissance primaire CP1 est égale à la puissance primaire en mode de suivi de consigne ou à la puissance d’équilibre cible PEC éventuellement filtrée de mode de limitation de puissance, et la consigne de puissance secondaire CP2 est égale à la puissance secondaire en mode de suivi de consigne et à la puissance d’équilibre cible PEC éventuellement filtrée en mode de limitation de puissance.
Dans un exemple de réalisation, chaque module et/ou chaque filtre de l’unité électronique de pilotage 50 est réalisé sous la forme d’une application logicielle comprenant des instructions de code logiciel enregistrable sur une mémoire informatique ou un support et exécutable par un processeur.
En variante, au moins un module et/ou au moins un filtre de l’unité électronique de pilotage 50 est réalisé sur la forme d’un circuit intégré spécifique (ou ASIC pour « Application Specific Integrated Circuit ») ou d’un circuit logique programmable, par exemple un réseau de porte programmablein situ(ou FPGA pour « Field Programmable Gate Array »).
En fonctionnement, par défaut, le système de pilotage 40 pilote la centrale nucléaire 2 en mode de suivi de consigne, dans lequel la centrale nucléaire 2 est pilotée de manière que la puissance primaire P1 et la puissance secondaire P2 suivent la consigne opérationnelle de puissance.
En cas de détection d’un déséquilibre par comparaison du signal de puissance primaire S1 et du signal de puissance secondaire S2, le système de pilotage 40 bascule dans le mode de limitation de puissance dans lequel la puissance primaire P1 et la puissance secondaire P2 sont pilotées en fonction d’une puissance d’équilibre cible PEC calculée par le système de pilotage 40 et égale ou inférieure à chacune de la puissance primaire P1 et la puissance secondaire P2.
Pendant le mode de limitation de puissance, le système de pilotage 40 calcule par exemple une consigne de puissance primaire CP1 et une consigne de puissance secondaire CP2 à partir de la puissance d’équilibre cible PEC, et pilote la centrale nucléaire de telle manière que la puissance primaire P1 rejoigne la consigne de puissance primaire CP1 et que la puissance secondaire P2 rejoigne la consigne de puissance secondaire CP2.
La consigne de puissance primaire CP1 est par exemple égale à la puissance d’équilibre cible PEC éventuellement filtrée, en particulier par un filtre passe-bas, et la consigne de puissance secondaire CP2 est par exemple égale à la puissance d’équilibre cible PEC éventuellement filtrée, en particulier par un filtre passe-bas.
Le mode de limitation de puissance est maintenu pendant la durée de limitation de puissance déterminée avant de retourner au mode de suivi de consigne.
Optionnellement, en mode de suivi de consigne, le système de pilotage 40 calcule la consigne de puissance primaire CP1 comme égale à la puissance primaire P1 et calcule consigne de puissance secondaire CP2 comme égale à la puissance secondaire P2.
Grâce à l’invention, il est possible de maintenir la centrale nucléaire 2 dans une zone de fonctionnement normal en cas de déséquilibre de puissance, en passant dans un mode de limitation de puissance mis en œuvre par le système pilotage 40 qui assure déjà le pilotage de la centrale nucléaire 2 en mode de suivi de consigne, et en évitant l’intervention d’un système de protection, qui a pour fonction d’arrêter la centrale nucléaire, par exemple en provoquant la chute de grappes d’arrêt.
Le mode de limitation de puissance peut être mis en œuvre à tous les niveaux de puissance de la centrale nucléaire, i.e. quelle que soit la consigne de puissance opérationnelle courante lorsqu’un déséquilibre est détecté.
Il peut être mis en œuvre en utilisant le système de pilotage 40. Il peut être activé sur des transitoires de fonctionnement normal d’amplitude élevée ou sur des transitoires incidentels de la centrale nucléaire 2, entraînant un déséquilibre significatif de puissance.
Il est réalisable sans intervention du système de protection, et en particulier n’est pas restreint à l’utilisation d’instruments d’un système de protection. En l’absence d’intervention du système de protection de la centrale nucléaire 2, le rapport de sûreté de la centrale nucléaire 2 n’est pas impacté. L’implémentation du procédé de pilotage particulier ne nécessite pas de refaire le rapport de sûreté de la centrale nucléaire 2, excepté la reprise de chapitres du rapport de sûreté spécifiques à certains projets dans lesquels les systèmes de limitation sont considérés.
L’invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation et aux variantes présentées ci-dessus, d’autres exemples de réalisation et d’autres variantes étant envisageable.
Par exemple, dans le mode de réalisation de la , en mode de limitation de puissance, la consigne de puissance primaire P1 et la consigne de puissance secondaire P2 sont toutes les deux calculées comme la puissance d’équilibre cible PEC filtrée par le même filtre de puissance d’équilibre cible PEC.
En variante, il est possible de prévoir un filtre primaire et un filtre secondaire différents l’un de l’autre, la consigne de puissance primaire CP1 étant égale à la puissance d’équilibre cible PEC filtrée par le filtre primaire et la consigne de puissance secondaire CP2 étant égale à la puissance d’équilibre cible PEC filtrée par le filtre secondaire.
Il est aussi possible de prévoir un filtre primaire et un filtre secondaire identiques, la consigne de puissance primaire CP1 étant égale à la puissance d’équilibre cible PEC filtrée par le filtre primaire et la consigne de puissance secondaire CP2 étant égale à la puissance d’équilibre cible PEC filtrée par le filtre secondaire.
Claims (19)
- Procédé de pilotage d’une centrale nucléaire à eau sous pression mise en œuvre par un système de pilotage automatisé, la centrale nucléaire comprenant un circuit primaire (4) pour la circulation d’eau, intégrant un réacteur nucléaire, un circuit secondaire (6) pour la circulation d’eau, et N générateur(s) de vapeur, N étant un nombre entier égal ou supérieur à 1, chaque générateur de vapeur étant configuré pour transférer de l’énergie thermique du circuit primaire (4) au circuit secondaire (6) avec génération de vapeur dans le circuit secondaire, le procédé de pilotage comprenant :
- le calcul d’une puissance primaire (P1) représentative de la puissance thermique générée par le réacteur nucléaire (10), la puissance primaire (P1) étant calculée en fonction de mesures de premiers paramètres de fonctionnement de la centrale nucléaire (2), relatifs au fonctionnement du circuit primaire (4) et mesurés par des premiers capteurs, et d’une puissance secondaire (P2) représentative de la puissance thermique transférée du circuit primaire (4) au circuit secondaire (6) par le(s) générateur(s) de vapeur (8), la puissance secondaire P2 étant calculée en fonction de deuxièmes paramètres de fonctionnement de la centrale nucléaire (2), relatifs aux fonctionnement du circuit secondaire (6) et mesurés par des deuxièmes capteurs,
- la détection d’un éventuel déséquilibre, entre, d’une part, un signal de puissance primaire (S1) calculé en fonction de la puissance primaire (P1) et/ou d’au moins une grandeur indicative d’une variation de la puissance primaire (P1) et, d’autre part, un signal de puissance secondaire (S2) calculé en fonction de la puissance secondaire (P2) et/ou d’au moins une grandeur indicative d’une variation de la puissance secondaire (P2),
- en l’absence de détection d’un déséquilibre, la mise en œuvre d’un mode de suivi de consigne, dans lequel la centrale nucléaire est pilotée en fonction d’une consigne opérationnelle de puissance (COP) reçue par le système de pilotage (40) de manière que la puissance primaire (P1) et la puissance secondaire (P2) suivent la consigne opérationnelle de puissance (COP) ; et
- en cas de détection d’un déséquilibre, la mise en œuvre automatique d’un mode de limitation de puissance, comprenant le calcul, par le système de pilotage (40), d’une puissance d’équilibre cible (PEC) égale ou inférieure à la puissance primaire (P1) et égale ou inférieure à la puissance secondaire (P2), et le pilotage de la centrale nucléaire (2) en fonction de la puissance d’équilibre cible (PEC). - Procédé de contrôle commande selon la revendication 1, dans lequel la puissance secondaire (P2) est déterminée en calculant la puissance thermique transférée par chaque générateur de vapeur (8) du circuit primaire (4) au circuit secondaire (6) et en calculant la somme de ces puissances thermiques.
- Procédé de pilotage selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le signal primaire (S1) est calculé en fonction de la puissance primaire (P1), d’une dérivée filtrée de la puissance primaire (P1), d’un axial offset (AO) du réacteur nucléaire (10), d’une dérivée filtrée de l’axial offset (AO) du réacteur nucléaire (10), d’un signal de mouvement (PG) de grappes de commande (20) et/ou d’une dérivée filtrée du signal de mouvement (PG) de grappes de commande (20).
- Procédé de pilotage selon la revendication 3, dans lequel le signal de puissance primaire (S1) est calculé comme la somme de la puissance primaire et d’un ou plusieurs parmi la dérivée filtrée de la puissance primaire (P1) multipliée par un coefficient de puissance primaire (KP1), de la valeur absolue de la dérivée filtrée de l’axial offset (AO) multipliée par un coefficient d’axial offset (KAO), et la dérivée filtrée du signal de mouvement (PG) de grappes de commande multiplié par un coefficient de signal de mouvement (KPG).
- Procédé de pilotage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le signal de puissance secondaire (S2) est calculé en fonction de la puissance secondaire, d’une pression de vapeur (PV) représentative de la pression de la vapeur à la sortie du(des) générateurs de vapeur (8), d’une dérivée filtrée de la pression de vapeur (PV), d’une température d’eau alimentaire (TE) représentative de la température d’eau à l’entrée du(des) générateurs de vapeur (8), d’une dérivée filtrée de la température d’eau alimentaire (TE), d’un débit d’eau alimentaire (DE) représentatif du débit d’eau à l’entrée du(des) générateurs de vapeur (8) et/ou d’une dérivée filtrée du débit d’eau alimentaire (DE).
- Procédé de pilotage selon la revendication 5, dans lequel le signal de puissance secondaire (S2) est calculé comme la somme de la puissance secondaire (P2) et d’un ou plusieurs parmi la dérivée filtrée de la pression de vapeur (PV) multipliée par un coefficient de pression de vapeur (KPV), de la dérivée filtrée de la température d’eau alimentaire (TE) multipliée par un coefficient de température d’eau alimentaire (KTE), et de la dérivée filtrée du débit d’eau alimentaire (DE) multipliée par un coefficient de débit d’eau alimentaire (KDE).
- Procédé de pilotage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la détection d’un éventuel déséquilibre comprend la comparaison d’une différence entre le signal de puissance primaire (S1) et le signal de puissance secondaire (S2) avec un seuil inférieur et/ou un seuil supérieur.
- Procédé de pilotage selon la revendication 7, dans lequel la détection d’un éventuel déséquilibre comprend la génération d’un signal logique de demande de rééquilibrage (BP) lorsque ladite différence est inférieure au seuil inférieur et/ou supérieure au seuil supérieur, commandant le passage en mode de limitation de puissance.
- Procédé de pilotage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le mode de limitation de puissance est activé pendant une durée de limitation de puissance déterminée à partir de la détection d’un déséquilibre.
- Procédé de pilotage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la puissance d’équilibre cible (PEC) est calculée en fonction d’une puissance d’équilibre maximale (PEMAX), la puissance d’équilibre cible (PEC) étant égale ou inférieure à la puissance d’équilibre maximale.
- Procédé de pilotage selon la revendication 10, dans lequel la puissance d’équilibre maximale (PEMAX) est calculée en fonction de la puissance primaire (P1) diminuée d’un écart (E) non nul.
- Procédé de pilotage selon la revendication 11, dans lequel la puissance primaire (P1) diminuée de l’écart (E) est filtrée de manière que la valeur absolue de sa dérivée reste inférieure à un seuil de dérivée déterminé.
- Procédé de pilotage selon la revendication 11 ou 12, comprenant un écrêtage de telle manière que la puissance d’équilibre maximale (PEMAX) soit inférieure à une valeur maximale (VAMX) déterminée et/ou supérieure à une valeur minimale (VMIN) déterminée.
- Procédé de pilotage selon l’une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel la puissance d’équilibre cible (PEC) est déterminée comme le minimum parmi la puissance primaire (P1), la puissance secondaire (P2) et la puissance d’équilibre maximale (PEMAX).
- Procédé de pilotage selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant, en mode de limitation de puissance, le calcul d’une consigne de puissance primaire (P1) et d’une consigne de puissance secondaire (P2) en fonction de la puissance d’équilibre cible (PEC), et le pilotage de la centrale nucléaire (2) de telle manière que la puissance primaire (P1) rejoigne la consigne de puissance primaire (CP1) et que la puissance secondaire (P2) rejoigne la consigne de puissance secondaire (CP2).
- Procédé de pilotage selon la revendication 15, dans lequel, en mode de limitation de puissance, la consigne de puissance primaire (CP1) est calculée comme égale à la puissance d’équilibre cible (PEC), optionnellement filtrée, de préférence par un filtre passe-bas, et la consigne de puissance secondaire (CP2) est calculée comme égale à la puissance d’équilibre cible (PEC), optionnellement filtrée, de préférence par un filtre passe-bas.
- Système de pilotage d’une centrale nucléaire configuré pour la mise en œuvre d’un procédé de pilotage selon l’une quelconque des revendications précédentes.
- Centrale nucléaire comprenant un circuit primaire (4) pour la circulation d’eau, intégrant un réacteur nucléaire (10), un circuit secondaire (6) pour la circulation d’eau, N générateur(s) de vapeur (8), N étant un nombre entier égal ou supérieur à 1, chaque générateur de vapeur (8) étant configuré pour transférer de l’énergie thermique du circuit primaire (4) au circuit secondaire (6) avec génération de vapeur dans le circuit secondaire (6), la centrale nucléaire (2) comprenant un système de pilotage (40) selon la revendication 17.
- Produit programme d’ordinateur enregistrable sur un support informatique ou dans une mémoire informatique et exécutable par un processeur, ledit produit programme d’ordinateur contenant des instructions de code logiciel pour la mise en œuvre d’un procédé de pilotage selon l’une quelconque des revendications 1 à 16.
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