La chaudière des réacteurs à eau sous pression - edp sciences / instn - 9782868837417 -
La chaudière des réacteurs à eau sous pression 

La chaudière des réacteurs à eau sous pression

Les chaudières nucléaires des réacteurs à eau sous pression (REP) ont pour rôle de convertir l'énergie libérée par la réaction nucléaire de fission en énergie thermique.Ce processus éminemment complexe et puissant se doit d'être particulièrement contrôlé, afin que cette conversion entre une énergie cinétique émise par la fission des atomes lourds contenus [...]
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Auteur : 

Editeur : Edp Sciences / Instn

Collection : Génie Atomique

Date parution :

Reliure :
Broché
Nbr de pages :
293
Dimension :
17 x 24.5 x 1.7 cm
Poids :
535 gr
ISBN 10 :
2868837417
ISBN 13 :
9782868837417
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Quel est le sujet du livre "La chaudière des réacteurs à eau sous pression"

Les chaudières nucléaires des réacteurs à eau sous pression (REP) ont pour rôle de convertir l'énergie libérée par la réaction nucléaire de fission en énergie thermique.

Ce processus éminemment complexe et puissant se doit d'être particulièrement contrôlé, afin que cette conversion entre une énergie cinétique émise par la fission des atomes lourds contenus dans le combustible en une énergie thermique véhiculée sous forme de vapeur, puisse se faire en toute sécurité, et dans le respect des contraintes industrielles nécessaires à la réalisation de ces grands systèmes.

L'objet de La chaudière des réacteurs à eau sous pression est d'aborder de façon exhaustive les questions concernant la conception et le fonctionnement des chaudières à eau sous pression équipant les centrales nucléaires.

Ce livre, destiné aux futurs ingénieurs de l'industrie nucléaire, aborde les chapitres suivants :

  •     l'architecture générale d'une centrale et les contraintes de conception et d'exploitation
  •     la conception et la fabrication des assemblages de combustible où est entretenue la réaction en chaîne de la fission de noyaux lourds par des neutrons ;
  • le circuit de l'eau primaire et ses équipements (pompe, échangeur de chaleur)
    les systèmes spécifiques de sûreté permettant en toute circonstance le contrôle de la réaction en chaîne, le refroidissement du réacteur et le confinement des produits de fission
  •     les moyens de contrôle, de surveillance et de protection de ces processus.


Ce livre fait partie de la collection d'ouvrages supports au Cours de Génie Atomique enseigné à L'Institut National des Sciences et Techniques Nucléaires (INSTN).
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Sommaire et contenu du livre "La chaudière des réacteurs à eau sous pression"

Table des matières Partie 1La production d'électricité nucléaire Chapitre 1 : La centrale nucléaire 1.1. Principe simplifié de fonctionnement 15 1.1.1. Fonctionnement de la chaudière en puissance 15 1.1.2. Fonctionnement à puissance réduite :....... 17 1.1.3. États d'arrêts 17 1.1.4. Démarrage de l'installation 19 1.2. Circuit secondaire eau/vapeur et production d'électricité 19 1.2.1. Circuit vapeur 21 1.2.2. Condenseur 22 1.2.3. Circuit d'eau alimentaire 22 1.2.4. Évacuation d'énergie 23 1.2.5. Circuit de réfrigération 23 1.3. Architecture générale d'une centrale 24 1.3.1. Bâtiments de l'îlot nucléaire 24 1.3.2. Architecture générale des îlots nucléaires 27 1.3.3. Bâtiments de l'îlot conventionnel.................................................................. 27 1.3.4. Évolution de conception de l'enceinte de confinement 27 Chapitre 2 : Contraintes de conception et d'exploitation des centrales 2.1. Latitude de choix des principaux paramètres 29 2.1.1. Longueur du cycle de combustible 29 2.1.2. Rendement du cycle eau/vapeur 30 2.1.3.Tailleducœur 30 2.1.4. Pression primaire 31 2.2. Conception générale du cœur 35 2.2.1. Limites physiques du cœur 35 2.2.2. Modes de pilotage 37 2.3. Exigences d'exploitation venant du réseau 39 2.3.1. Exigences du réseau 39 2.3.2. Exigences au niveau des tranches nucléaires 40 Partie Il Le combustible des REP Chapitre 3 : Conception et fabrication du combustible 3.1. Organisation industrielle de la fabrication 45 3.1.1. Conception du combustible 45 3.1.2. Lignes de fabrication du combustible 46 3.1.3. Assemblage final 47 3.1.4. Sûreté des opérations 48 3.1.5. Contrôles de fabrication 48 3.2. L'assemblage et ses composants 48 3.2.1. Géométrie de l'assemblage 48 3.2.2. Caractéristiques de l'assemblage 49 3.2.3. Squelette de l'assemblage 51 3.2.4. Sollicitations et critères 55 3.2.5. Caractéristiques des matériaux 57 3.3. Contraintes de conception des crayons 58 3.3.1. Comportement du crayon sous irradiation 58 3.3.2. Critères de conception 65 3.3.3. Modèles de comportement, outils de calcul et méthodes 65 3.3.4. Études de conception 66 3.3.5. Exemples d'impact du comportement du combustible en réacteur sur le fonctionnement de la chaudière 69 Chapitre 4 : Retour d'expérience et évolution du combustible 4.1. Irradiation et retour d'expérience 71 4.2. Bénéfices du retour d'expérience: évolution des produits et améliorations des performances du combustible 72 4.2.1. Exemple des tubes-guides 73 4.2.2. Exemple des grilles 74 4.3. Perspectives d'évolution du combustible des REP 75 Partie III Le circuit primaire Chapitre 5 : La boucle primaire, la cuve et ses composants 5.1. Boucle primaire 79 5.2. Cuve du réacteur 80 5.2.1. Éléments de la cuve 82 5.2.2. Matériau de la cuve 82 5.2.3. Contraintes de conception 83 5.2.4. Situations de fonctionnement 84 5.2.5. Dommages susceptibles d'affecter la cuve 84 5.2.6. Surveillance de la cuve 90 5.3. Structures internes 91 5.3.1 . Structure des internes 91 5.3.2. Interfaces internes -Assemblages combustibles 93 Table des matières 5.3.3. Interfaces internes supérieurs -Grappes de commande 97 5.3.4. Instrumentation du cœur 97 5.3.5. Circulation de l'eau dans la cuve 100 5.4. Mécanismes de commande des grappes (MCG) 101 5.4.1. Principe de fonctionnement 101 5.4.2. Enceinte sous pression 103 5.4.3. Mécanisme de levée 103 5.4.4. Tige de commande 105 5.4.5. Ensemble électromagnétique 106 5.4.6. Système de surveillance de la position de la grappe 106 Chapitre 6 : Le pressuriseur 6.1. Architecture du pressuriseur 107 6.2. Principe de fonctionnement 107 6.2.1. Régime stationnaire 107 6.2.2. Régime transitoire 109 6.2.3. Effet piston 110 6.2.4. Soupapes de décharge et de sûreté 111 Chapitre 7 : Les groupes motopompes primaires 7.1. Principe de fontionnement 115 7.1.1. Courbe caractéristique 115 7.1.2. Fonctionnement normal 118 7.1.3. Fonctionnement anormal des GMPP 118 7.2. Architecture des GMPP 121 7.2.1.ÉlémentsduGMPP 121 7.2.2. Partie hydraulique 123 7.2.3. Barrière thermique 123 7.3. Étanchéité du groupe motopompe primaire 124 7.3.1. Étanchéité statique 124 7.3.2. Système d'étanchéité d'arbre 124 7.4. Ligne d'arbre 126 7.4.1. Liaison pompe moteur 126 7.4.2. Guidage de la ligne d'arbre 126 7.5. Domaine de fonctionnement ;..... 127 Chapitre 8 : Le générateur de vapeur 8.1. Architecture des GV .. 129 8.2. Thermohydraulique des générateurs de vapeur . 132 8.2.1. Hydraulique .. 132 8.2.2. Thermique . 133 8.2.3. Conséquences sur la conception des GV . 134 8.2.4. Phénomènes de gonflement -Tassement . 134 8.3. Conception mécanique des générateurs de vapeur .. 136 8.3.1. Faisceau tubulaire . 136 8.3.2. Enceinte sous pression secondaire .. '')7 8.4. Soupapes des générateurs de vapeur 137 8.4.1. Principe de fonctionnement 137 8.4.2. Fonctionnement en eau 140 Partie IV Les principaux systèmes fluides Chapitre 9 : Les systèmes auxiliaires 9.1. Système de contrôle volumétrique et chimique (RCV) / Système d'appoint en eau et en bore (REA) 143 9.1.1. Éléments du système de contrôle volumétrique et chimique RCV 144 9.1.2. Éléments du système d'appoint en eau et en bore (REA) 151 9.1.3. Fonctionnement des circuits RCV/REA 151 9.2. Système de refroidissement du réacteur à l'arrêt (RRA) 158 9.2.1. Éléments du circuit RRA 158 9.2.2. Protection contre les surpressions à froid 160 9.2.3. Bilan thermique et dimensionnement 161 9.2.4. Fonctionnement du RRA 161 9.2.5. Transitoire de refroidissement de 180 oC à 60 oC 164 Chapitre 10 : Les systèmes de sauvegarde 10.1. Système d'injection de sécurité (RIS) ..-:-~......................................... 167 10.1.1. Principes de conception du circuit 167 10.1.2. Éléments du RIS 168 10.1.3. Fonctionnement du RIS 170 10.1.4. Secours mutuel RIS/EAS 175 10.1.5. Système RIS des tranches de 900 MWe 177 10.2. Système d'alimentation en secours des générateurs de vapeur (ASG) 180 10.2.1. Éléments du système ASG 181 10.2.2. Fonctionnement 182 10.3. Système d'aspersion de l'enceinte (EAS) 182 10.3.1. Éléments du circuit EAS 183 10.3.2. Fonctionnement 184 Chapitre 11 : Les systèmes secondaires 11.1. Circuit eau-vapeur (VVP/ARE) 185 11.1.1. Groupe turboalternateur ,...................... 185 11.1.2. Poste d'eau 187 11.2. Système de contournement de la turbine (GCT) 190 11.2.1. Éléments du système de contournement 190 11.2.2. Fonctionnement 194 Chapitre 12 : Les systèmes fluides support 12.1. Système de réfrigération intermédiaire (RRI) 195 12.1.1. Éléments du RRI 195 12.1.2. Fonctionnement 10Q 12.2. Système d'eau brute secourue (SEC) 198 12.2.1. Éléments du circuit SEC 199 12.2.2. Fonctionnement 199 Partie V Les alimentations électriques et le contrôle-commande Chapitre 13 : Les alimentations électriques 13.1. Liaisons externes 203 13.1.1. Réseau principal 203 13.1.2. Réseau auxiliaire 203 13.2. Réseau interne de la tranche 203 13.2.1. Sources externes 204 13.2.2. Sources internes 204 13.2.3. Auxiliaires 204 13.3. Fonctionnement des alimentations électriques 205 13.3.1. Fonctionnement normal.............................................................................. 205 13.3.2. Défaillance du réseau principal................................................................... 205 Chapitre 14 : Les systèmes de régulation 14.1. Moyens de régulation des besoins :,.......... 211 14.1.1. Besoins d'un exploitant 211 14.1.2. Régulation turbine 216 14.2. Grandeurs réglées dans un réacteur REP et capteurs associés 218 14.2.1. Température moyenne primaire 219 14.2.2. Pression primaire 221 14.2.3. Niveau pressuriseur 221 14.2.4. Niveau dans les générateurs de vapeur 221 14.2.5. Autres grandeurs principales mesurées pour la régulation et capteurs associés 222 14.3. Principaux organes réglants 223 14.3.1. Grappes de contrôle 224 14.3.2. Vannes de contournement vapeur au condenseur 225 14.3.3. Vannes de décharge à l'atmosphère 225 14.3.4. Chaufferettes du pressuriseur 225 14.3.5. Aspersion pressuriseur 226 14.3.6. Vanne de charge (circuit de contrôle volumétrique et chimique) 226 14.3.7. Vannes réglantes du circuit d'eau alimentaire normale 227 14.3.8. Vannes réglantes des turbopompes alimentaires 227 14.4. Chaînes de régulation 227 14.4.1. Chaîne de régulation de température moyenne par les grappes 227 14.4.2. Chaîne de contrôle du contournement vapeur au condenseur 239 14.4.3. Chaîne de régulation des vannes de décharge à l'atmosphère 244 14.4.4. Chaîne de régulation de la pression dans le pressuriseur 245 14.4.5. Chaîne de régulation du niveau dans le pressuriseur 247 14.4.6. Chaîne de régulation du niveau dans les générateurs de vapeur 252 14.4.7. Chaîne de régulation de vitesse des turbopompes d'eau alimentaire 260 14.4.8. Chaîne de régulation de niveau dans la bâche alimentaire et le condenseur (tranches CP2 et postérieures) 261 14.4.9. Chaîne de régulation de la pression de la bâche alimentaire (tranches CP2 et postérieures) 262 14.5. Fonctionnement d'une tranche en « grand transitoire» : l'Îlotage 264 14.5.1. Le transitoire et ses enjeux 264 14.5.2. Commentaires sur l'intervention des systèmes et l'évolution des principaux paramètres 265 14.5.3. Xénon et dilution 267 14.5.4. Recouplage de l'alternateur et remontée en puissance 269 Chapitre 15 : Le système de protection 15.1. Protections spécifiques et protections génériques 273 15.2. Arrêt automatique du réacteur et systèmes de sauvegarde 274 15.2.1. Système d'arrêt automatique du réacteur (AAR) 274 15.2.2. Système d'injection de sécurité (RIS ou IS) 274 15.2.3. Aspersion enceinte (EAS) 275 15.2.4. Alimentation de secours des générateurs de vapeur (ASG) 275 15.2.5. Autres actions commandées par le système de protection 275 15.3. Protections génériques 275 15.3.1. Capteurs associés aux protections génériques 276 15.3.2. Dimensionnement des seuils de surpuissance linéique 276 15.3.3. Dimensionnement des chaînes de Rapport de Flux Thermique Critique 276 15.3.4. Effets dynamiques 276 15.3.5. Alarmes et arrêt automatique du réacteur 277 15.3.6. Limites des protections génériques 277 15.4. Protections spécifiques du cœur: chaînes de protection nucléaire 277 15.4.1. Instrumentation 278 15.4.2. Recouvrement des gammes d'instrumentation 278 15.4.3. Seuils 278 15.5. Protections spécifiques du réacteur en cas de brèche primaire 278 15.5.1. Signaux primaires déclenchant l'arrêt automatique du réacteur 279 15.5.2. Signaux primaires déclenchant la mise en service de l'injection de sécurité 279 15.5.3. Cas des signaux issus des conditions dans l'enceinte 280 15.6. Protections spécifiques du réacteur en cas de brèche secondaire 281 15.6.1. Transitoires de RTV et risques pour le primaire 281 15.6.2. Actions requises 281 15.6.3. Signal d'injection de sécurité par basse pression vapeur 282 15.6.4. Nécessité d'autres signaux pour couvrir tout le spectre des tailles de brèche 283 15.6.5. Dimensionnement des seuils, brèches interfaces et spectre de brèche 284 15.7. Conclusion sur le système de protection 285 Annexe 287

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