FR2764364A1 - Procede de nettoyage d'un generateur de vapeur d'un reacteur nucleaire refroidi par de l'eau sous pression - Google Patents

Abstract

On réalise avec une périodicité au plus égale à six ans de fonctionnement cumulé du réacteur nucléaire, un nettoyage de la partie secondaire du générateur de vapeur, par introduction dans la partie secondaire du générateur de vapeur d'une solution de nettoyage de manière à dissoudre et à éliminer les matières déposées contenant en particulier des oxydes de fer, sans attaque corrosive des surfaces métalliques de la partie secondaire du générateur de vapeur. On réalise également avec une périodicité au plus égale à deux ans le nettoyage par jet d'eau de la face secondaire de la plaque tubulaire. De préférence, on utilise une solution aqueuse de nettoyage renfermant de l'EDTA, à une température de 140degreC, pour dissoudre des oxydes de fer tels que la magnétite.

Description

L'invention concerne un procédé de nettoyage d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire refroidi par de l'eau sous pression, de manière à éviter une accumulation excessive de matière déposée pendant le fonctionnement du réacteur, dans la partie secondaire du générateur de vapeur et une attaque corrosive de la partie secondaire du générateur de vapeur pendant le nettoyage.

Les réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent un circuit primaire comprenant trois ou quatre boucles dans lesquelles circule de l'eau de refroidissement primaire sous pression du réacteur nucléaire. Les boucles du circuit primaire sont reliées à la cuve du réacteur renfermant le coeur et sur chacune des boucles est disposé un générateur de vapeur qui réalise l'échauffement et la vaporisation d'eau d'alimentation par échange de chaleur avec le fluide de refroidissement primaire du réacteur nucléaire.

Le générateur de vapeur comporte, à l'intérieur d'une enveloppe externe, un faisceau de tubes dont les extrémités sont fixées dans des trous traversant une plaque tubulaire. La plaque tubulaire comporte une face d'entrée débouchant à l'intérieur d'une boîte à eau en deux parties reliée à deux canalisations de la boucle du circuit primaire et une face secondaire traversée par les tubes du faisceau qui est disposé à l'intérieur de l'enveloppe externe du générateur de vapeur.

Le générateur de vapeur comporte une partie primaire dans laquelle circule l'eau de refroidissement sous pression du réacteur nucléaire, cette partie primaire comportant la boite à eau et l'espace interne des tubes du faisceau et une partie secondaire dans laquelle circule l'eau d'alimentation qui comporte l'espace interne de l'enveloppe du générateur de vapeur, autour du faisceau de tubes.

La partie primaire et la partie secondaire du générateur de vapeur sont séparées l'une de l'autre par une paroi d'échange thermique com portant les parois des tubes du faisceau à travers lesquelles se produit l'échange de chaleur entre l'eau de refroidissement primaire du réacteur nucléaire et l'eau d'alimentation.

L'eau d'alimentation du générateur de vapeur et la vapeur produite par le générateur de vapeur à partir de l'eau d'alimentation circulent dans un circuit de la centrale nucléaire appelé circuit secondaire. Le circuit secondaire de la centrale nucléaire comporte, en plus des parties secondaires des générateurs de vapeur constituant la partie chaude du circuit secondaire dans laquelle l'eau est échauffée et vaporisée, la turbine dans laquelle la vapeur est utilisée et le condenseur associé à la turbine constituant la source froide du circuit secondaire. Le circuit secondaire du générateur de vapeur comporte de plus des pompes d'alimentation des générateurs de vapeur, des tuyauteries de liaison, divers échangeurs de chaleur et circuits auxiliaires. Une partie du circuit secondaire du générateur de vapeur est en acier ferritique ; les tubes de condenseur sont en laiton, en acier inoxydable ou en titane.

L'eau d'alimentation qui est récupérée à la sortie des condenseurs est renvoyée dans la partie secondaire des générateurs de vapeur, de sorte que l'eau d'alimentation circule en boucie fermée dans le circuit secondaire. Cette eau d'alimentation transporte des oxydes dus à son action d'érosion et de corrosion sur les différents matériaux rencontrés lors de son parcours dans le circuit secondaire. L'eau d'alimentation renferme surtout des quantités importantes d'oxyde de fer, en particulier de la magnétite, ainsi que du cuivre. L'eau d'alimentation en circulation renferme également des impuretés et des sels. La concentration en sel de l'eau d'alimentation modifie sa courbe de saturation. II peut en outre se produire une concentration des polluants contenus dans l'eau d'alimentation.

Les matières transportées par l'eau d'alimentation sont amenées à se déposer naturellement dans les zones où les vitesses de circulation des fluides sont faibles ou s'annulent et dans les zones ou les températures sont élevées.

Les dépôts formés dans la partie secondaire des générateurs de vapeur sont nocifs à plusieurs points de vue:
- tout d'abord, ces dépôts forment une couche isolante qui diminue le coefficient d'échange thermique,
- les dépôts permettent la concentration d'espèces nocives en particulier vis-à-vis des tubes de générateur de vapeur, ces espèces qui ne se trouvent qu'en proportion faible, de quelques ppm, dans le circuit secondaire, pouvant être concentrées jusqu'à des teneurs produisant une corrosion des tubes de générateur de vapeur,
- les dépôts peuvent exercer des pressions statiques importantes conduisant à des contraintes mécaniques élevées, sur les tubes du générateur de vapeur , ces contraintes peuvent engendrer une déformation des tubes et provoquer des amorces de fissures.

Les zones de dépôt privilégiées dans le circuit secondaire sont situées en majeure partie dans la partie secondaire des générateurs de vapeur. Ces zones de dépôt privilégiées sont en particulier la face de sortie de la plaque tubulaire (face supérieure de la plaque tubulaire), la surface externe des tubes du faisceau et les interstices entre les tubes et les plaques entretoises assurant le maintien transversal des tubes du faisceau à l'intérieur de l'enveloppe du générateur de vapeur. Les dépôts qui se forment sur la face supérieure des plaques-entretoises peuvent provoquer un blocage des tubes dans les alésages de traversée des plaques tubulaires. Ce blocage peut se produire même lorsque les ouvertures de traversée des plaques-entretoises présentent des formes assurant une circulation d'eau d'alimentation autour du tube dans les ouvertures de traversée des plaques-entretoises. Les dépôts peuvent provoquer un blocage des tubes dans les alésages des plaques-entretoises, ce qui sup prime la possibilité de coulissement du tube par rapport à la plaqueentretoise, par exemple sous l'effet des dilatations. Dans certains cas, les dépôts peuvent obturer complètement les passages d'eau d'alimentation autour des tubes dans les zones de traversée des plaques-entretoises.

Après une certaine durée de fonctionnement du générateur de vapeur, les dépôts peuvent rendre le générateur de vapeur totalement inutilisable.

On a proposé, dans ce cas, d'effectuer un traitement chimique de la partie secondaire du générateur de vapeur en introduisant et en faisant circuler à l'intérieur de la partie secondaire une solution d'attaque chimique susceptible de dissoudre et d'éliminer les dépôts dans la partie secondaire.

Lorsque le générateur de vapeur est fortement encrassé, on doit utiliser des solutions chimiques d'attaque et des conditions de mise en oeuvre de ces solutions d'attaque telles que le traitement d'élimination des dépôts entraîne une forte corrosion des matériaux constitutifs de la partie secondaire du générateur de vapeur.

De ce fait, le procédé de nettoyage de la partie secondaire des générateurs de vapeur ne peut être appliqué qu'une seule fois pour prolonger la vie du générateur de vapeur avant son remplacement, par exemple après vingt ans d'utilisation du générateur de vapeur dans le circuit primaire du réacteur nucléaire.

Les procédés d'attaque chimique utilisés sont adaptés en particulier pour dissoudre les oxydes de fer et principalement la magnétite qui forme une partie prépondérante des dépôts.

Dans d'autres phases du nettoyage, on utilise une solution chimique de nettoyage permettant d'éliminer les oxydes de cuivre.

Les substances chimiques utilisées dans la solution d'attaque comportent généralement des acides organiques ou un agent chélatant.

Du fait qu'on réalise le nettoyage sur des générateurs de vapeur très encrassés dans la partie secondaire desquels se sont déposées des couches épaisses d'oxyde, il est nécessaire de mettre en oeuvre un procédé d'attaque très agressif pour obtenir une élimination effective des couches épaisses déposées dans la partie secondaire du générateur de vapeur.

De ce fait, les matériaux de la partie secondaire du générateur de vapeur sont susceptibles d'être attaqués et corrodés pendant le nettoyage.

II n'est donc possible pratiquement d'appliquer le procédé de nettoyage qu'une seule fois au cours de la vie d'un générateur de vapeur, pour prolonger la durée de vie du générateur de vapeur, par exemple après vingt ou trente ans d'utilisation, avant d'effectuer son remplacement complet.

Les procédés connus actuellement qui sont mis en oeuvre pour réaliser l'enlèvement de dépôts dans des parties secondaires de générateurs de vapeur totalement encrassés, n'apportent donc pas une solution satisfaisante au problème de l'entretien des générateurs de vapeur pendant toute leur durée de vie.

De même, on connaît des procédés de nettoyage de la face supérieure de la plaque tubulaire d'un générateur de vapeur, située du côté secondaire du générateur de vapeur, qui mettent en oeuvre des jets d'eau formés par des lances introduites à travers l'enveloppe de générateur de vapeur par des trous de visite traversant cette enveloppe. Le nettoyage de la plaque tubulaire est généralement réalisé alors que la plaque tubulaire est recouverte par des dépôts de forte épaisseur qui sont durcis et qui peuvent entraîner un blocage ou une détérioration des tubes du faisceau introduits dans la plaque tubulaire. Les procédés de nettoyage par jets de liquide sont difficiles à mettre en oeuvre et nécessitent des pressions de liquide de nettoyage extrêmement élevées.

Les procédés de nettoyage connus jusqu'ici qui sont mis en oeuvre lorsque le générateur de vapeur est totalement encrassé dans sa partie secondaire nécessitent d'utiliser des traitements extrêmement énergiques dont les conditions d'application peuvent entraîner certaines détériorations des éléments de la partie secondaire du générateur de vapeur. Ces traitements qui peuvent être désignés comme traitements curatifs ne sont mis en oeuvre généralement qu'une seule fois au cours de la durée de vie du générateur de vapeur, en ce qui concerne le nettoyage chimique de la partie secondaire et, environ tous les dix ans, en ce qui concerne le nettoyage par lançage de la plaque tubulaire.

On n'a jamais proposé jusqu'ici des traitements destinés à éliminer des substances déposées dans les parties secondaires de générateur de vapeur, avant que les dépôts deviennent trop importants et nécessitent une intervention pouvant entraîner une dégradation des éléments du circuit secondaire des générateurs de vapeur.

Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de nettoyage d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire refroidi par de l'eau sous pression, comportant une enveloppe externe et, à l'intérieur de l'enveloppe externe, une partie primaire dans laquelle circule l'eau sous pression de refroidissement du réacteur, et une partie secondaire dans laquelle circule de l'eau d'alimentation dont le générateur de vapeur assure la vaporisation, pendant le fonctionnement du réacteur nucléaire, la partie primaire étant séparée de la partie secondaire par une paroi d'échange comportant les parois des tubes d'un faisceau du générateur de vapeur disposé dans une partie de l'enveloppe externe délimitant la partie secondaire du générateur de vapeur entourant ce faisceau, ce procédé désigné comme procédé préventif, permettant de réaliser une élimination efficace de substances déposées dans la partie secondaire du gé nérateur de vapeur sans entraîner de dégradation d'éléments de la partie secondaire du générateur de vapeur.

Dans ce but, on réalise, avec une périodicité au plus égale à six ans de fonctionnement cumulé du réacteur nucléaire, un nettoyage de la partie secondaire du générateur de vapeur, par introduction dans la partie secondaire du générateur de vapeur, d'un liquide de nettoyage dans des conditions non corrosives vis-à-vis des surfaces métalliques de la partie secondaire du générateur de vapeur, de manière à dissoudre et à éliminer des matières déposées dans la partie secondaire du générateur de vapeur contenant au moins des oxydes de fer tels que la magnétite.

De manière complémentaire, on réalise, avec une périodicité au plus égale à deux ans, le nettoyage par lançage d'une surface de la plaque tubulaire du générateur de vapeur dans laquelle sont fixées les extrémités des tubes du faisceau, disposée du côté de la partie secondaire du générateur de vapeur.

Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, le nettoyage des générateurs de vapeur d'un réacteur nucléaire à quatre boucles par le procédé de l'invention.

Les figures 1 et 1A sont des diagrammes montrant les différentes étapes réalisées successivement sur les quatre générateurs de vapeur du réacteur nucléaire pendant une opération de nettoyage préventif du réacteur nucléaire ne nécessitant pas l'élimination de substances renfermant du cuivre.

Les figures 2 et 2A sont des diagrammes analogues aux diagrammes des figures 1 et 1A, dans le cas d'un nettoyage préventif de générateurs de vapeur d'un réacteur nucléaire, avec élimination de substances renfermant du cuivre.

La figure 3 est un schéma fonctionnel montrant les différentes étapes d'une opération de nettoyage d'un générateur de vapeur.

Comme il est visible sur la figure 1, le nettoyage préventif d'un générateur de vapeur dans le cas où ce nettoyage préventif ne nécessite pas d'élimination de composés du cuivre est réalisé successivement sur chacun des quatre générateurs de vapeur G1, G2, G3, G4 du réacteur nucléaire, sur une période de deux jours.

Pour chacun des générateurs de vapeur, on réalise successivement l'élimination des oxydes de fer dans la partie secondaire du générateur de vapeur, principalement de la magnétite (étape E), un rinçage intermédiaire du générateur de vapeur (étape R), un traitement de passivation de la partie secondaire du générateur de vapeur (étape P) et un rinçage final (étape R').

Parmi les quatre étapes successives du nettoyage d'un générateur de vapeur, la première étape E au cours de laquelle on élimine les oxydes de fer est l'étape la plus importante du procédé qui est mise en oeuvre d'une manière caractéristique dans le cadre du procédé suivant l'invention.

Cette étape est réalisée en remplissant la partie secondaire du générateur de vapeur jusqu'à un niveau tel que l'ensemble du faisceau soit immergé dans la solution de nettoyage et en maintenant la solution de nettoyage à une température voisine de 140"C pendant toute la phase d'élimination par dissolution des oxydes de fer.

La solution chimique de nettoyage introduite dans la partie secondaire du générateur de vapeur est maintenue en température par l'eau de refroidissement primaire circulant à l'intérieur des tubes du faisceau.

Préalablement au nettoyage du générateur de vapeur, on réalise un arrêt à chaud du réacteur nucléaire dont le fluide primaire est maintenu à une température de l'ordre de 140 pendant une durée de l'ordre de dix-neuf heures (voir partie supérieure de la figure 1) et on maintient les pompes primaires de mise en circulation du fluide de refroidissement primaire en fonctionnement.

Pendant toute la durée de la première phase E du nettoyage au cours de laquelle on réalise l'élimination par dissolution dans la solution chimique des oxydes de fer et principalement de la magnétite Fie304, du fluide primaire à 140"C circule à l'intérieur des tubes des faisceaux des générateurs de vapeur et maintient le liquide de nettoyage à une température comprise dans l'intervalle 138 à 145"C.

La solution chimique utilisée pour la dissolution des dépôts dans la partie secondaire du générateur de vapeur et en particulier pour la dissolution des oxydes est une solution aqueuse renfermant un agent chélatant, de l'hydrazine et un inhibiteur de corrosion.

De préférence, L'agent chélatant est de l'acide éthylène tétraacétique (EDTA).

De préférence, la solution aqueuse réactive de nettoyage chimique utilisée dans le cadre de l'invention renferme, en pourcentages pondéraux, 10 +1 % d'acide éthylène tétraacétique (EDTA) 1 11 % d'hydrazine
N2H4 r 1 +1 % d'inhibiteur de corrosion, par exemple l'inhibiteur CCI 801 de la société PETROLITE.

De plus, le pH de la solution est ajusté à 8 par addition d'ammoniaque, cette valeur du pH étant une valeur optimale en ce qui concerne la cinétique de dissolution des oxydes pour les concentrations en réactif choisies.

Le maintien à une température voisine de 140 de la solution au contact des oxydes déposés dans la partie secondaire du générateur de vapeur permet d'optimiser la cinétique de dissolution des oxydes tout en évitant de dégrader l'inhibiteur de corrosion.

Dans ces conditions, la capacité d'élimination des oxydes de la solution de nettoyage utilisée est de 199 de fer par litre de solution.

Comme il est visible sur la figure 1, pour chacun des quatre générateurs de vapeur du réacteur nucléaire, la durée totale de la phase E d'élimination des oxydes de fer est de dix heures. Cette phase d'élimination des oxydes de fer comporte elle-même quatre étapes successives:
- une étape El d'introduction du réactif d'une durée d'une heure,
- une étape de maintien E2 de la solution de nettoyage dans le générateur de vapeur, jusqu'à un niveau situé au-dessus du niveau supérieur du faisceau, d'une durée de trois heures,
- une étape de vidange E3 de la solution de nettoyage contenant les oxydes de fer à l'état dissout, d'une durée de cinq heures, et
- une nouvelle phase E4 de remplissage du générateur de vapeur d'une durée d'une heure.

Toutes ces étapes sont réalisées à une température voisine de 140"C qui est maintenue par circulation du fluide primaire.

Le procédé suivant l'invention consiste à réaliser un nettoyage comportant une première phase d'élimination des oxydes de fer avec une périodicité au plus égale à six ans. De préférence, le traitement de nettoyage est réalisé avec une périodicité de cinq ans, pendant toute la durée de vie du générateur de vapeur.

Dans ces conditions d'application du procédé de nettoyage, il est possible d'éliminer en substance l'intégralité des oxydes de fer contenus dans la partie secondaire du générateur de vapeur par mise en contact des éléments de la partie secondaire avec une solution chimique, dans des conditions (température et durée du traitement) telles que les éléments métalliques constitutifs de la partie secondaire du générateur de vapeur ne subissent pratiquement aucune corrosion pendant le nettoyage réalisant l'élimination par dissolution des oxydes de fer.

En particulier, en appliquant le traitement décrit ci-dessus avec un maintien de la solution dans la partie secondaire du générateur de vapeur pendant une durée d'au plus douze heures, on limite la corrosion du matériau constitutif de la partie secondaire du générateur de vapeur à des valeurs très faibles. Les matériaux constitutifs de la partie secondaire du générateur de vapeur comportent des nuances d'acier faiblement allié constituant l'enveloppe externe du générateur de vapeur et la plaque tubulaire, des alliages de nickel pour les tubes du faisceau ou encore des aciers inoxydables au chrome ou au chrome-nickel-molybdène.

On obtient, en utilisant un traitement tel que décrit plus haut, appliqué dans un générateur de vapeur avec une périodicité inférieure à six ans, un très fort rendement de dissolution de la magnétite, de l'ordre de 99,8 %. Dans le cas de traitements avec une périodicité inférieure à six ans, qui seront désignés comme traitements préventifs, I'encrassement par la magnétite Fe3O4 de la partie secondaire du générateur de vapeur est limité dans tous les cas à un niveau tel que la solution de traitement remplissant la partie secondaire du générateur de vapeur est capable de dissoudre et d'éliminer l'ensemble des oxydes de fer déposés dans la partie secondaire du générateur de vapeur.

La concentration en fer dans la solution de nettoyage à l'issue du traitement est au plus égale à 12 g par litre, ce qui est inférieur à la capacité de complexation et de dissolution de la solution qui est de 19 g de fer par litre. On conserve ainsi une marge quant à la capacité de dissolution de la solution et on évite une précipitation du fer dans la solution à la fin du traitement.

La valeur de la concentration de la solution à 12 g de fer par litre correspond à un encrassement du générateur de vapeur de l'ordre de 1650 kg de magnétite.

Cet encrassement correspond à l'encrassement de générateurs de vapeur de réacteurs nucléaires à eau sous pression après environ une dizaine d'années d'exploitation.

Une périodicité du traitement inférieure à six ans permet donc de limiter dans tous les cas l'encrassement du générateur de vapeur de telle sorte qu'on puisse effectuer un traitement préventif non corrosif pour réaliser le nettoyage de la partie secondaire du générateur de vapeur.

De plus, un nettoyage périodique du générateur de vapeur, avec une périodicité inférieure à six ans, permet d'éviter la formation de dépôts durs et résistants dans les zones préférentielles de dépôt du générateur de vapeur et en particulier sur la face supérieure des plaques-entretoises, autour des tubes du faisceau. De ce fait, la solution réactive peut atteindre plus facilement les dépôts dans toute leur épaisseur et réaliser leur dissolution et leur entraînement par la solution de nettoyage lors de la vidange du générateur de vapeur.

Contrairement au cas des générateurs de vapeur fortement encrassés sur lesquels il est nécessaire de réaliser des traitements curatifs, il n'est généralement pas nécessaire, lorsqu'on utilise le procédé suivant l'invention, de prévoir des phases de nettoyage particulières, par exemple à plus haute température et pendant des durées plus longues, pour réaliser le nettoyage des interstices ou des zones confinées de la partie secondaire du générateur de vapeur et en particulier des interstices entre les tubes et les plaques-entretoises du générateur de vapeur.

Cependant, bien entendu, il est également possible de prévoir, dans le cas de la mise en oeuvre du procédé préventif suivant l'invention, des étapes particulières à plus haute température et de plus longue durée pour assurer un décollement et une dissolution de dépôts particulièrement résistants dans des interstices tels que les interstices entre les tubes du faisceau et les plaques-entretoises du générateur de vapeur.

II est possible également d'envisager divers procédés permettant d'accroître l'efficacité du nettoyage. Ces procédés sont mis en oeuvre alors que l'enveloppe externe du générateur de vapeur est remplie de solution de nettoyage jusqu'à un niveau supérieur à la partie la plus haute des tubes du faisceau du générateur de vapeur. La solution de traitement étant maintenue par chauffage par l'intermédiaire du fluide primaire du réacteur à une température sensiblement supérieure à la température d'ébullition de la solution de traitement, cette solution se trouve à une pression sensiblement supérieure à la pression atmosphérique, à l'intérieur de l'enveloppe externe du générateur de vapeur.

Un premier procédé pour améliorer l'efficacité du nettoyage consiste à effectuer périodiquement une dépressurisation du volume interne de l'enveloppe du générateur de vapeur par mise à l'atmosphère de la partie supérieure de ce volume, au-dessus du niveau supérieur de la solution de traitement. Cette dépressurisation permet de mettre en ébullition la solution de traitement, sur une certaine hauteur de l'enveloppe du générateur de vapeur. L'ébullition favorise le renouvellement par brassage des produits réactifs venant au contact des surfaces à nettoyer et réalise un décrochage et un entraînement physique des dépôts. Ce processus de dépressurisation diminue de plus la couche de diffusion et apporte des produits réactifs au contact des dépôts.

Ce procédé par dépressurisation de la partie supérieure du générateur de vapeur permet d'améliorer le nettoyage dans les zones confinées du générateur de vapeur où le rapport entre la masse des dépôts et la surface de ces dépôts soumise au réactif présente une valeur faible, ce qui est défavorable pour la mise en solution des substances déposées du fait de l'épuisement du réactif, de la faible surface de contact entre produits et réactif et de la difficulté d'accessibilité des surfaces à traiter.

Cependant, l'efficacité du procédé est limitée à la partie supérieure du générateur de vapeur dans laquelle peut se produire le phénomène d'ébullition.

Un second procédé d'amélioration du traitement de nettoyage consiste à effectuer une dépressurisation du volume intérieur du générateur de vapeur en plusieurs étapes et en faisant descendre le niveau supérieur de la solution de traitement dans le générateur de vapeur par vidange, entre deux opérations de dépressurisation. Après un certain temps de contact de la solution avec la partie secondaire du générateur de vapeur, on soutire une partie de la solution de traitement contenue dans le générateur de vapeur et on réalise une dépressurisation. Après un certain temps de contact, on soutire à nouveau de la solution de l'échangeur puis on dépressurise à nouveau le volume intérieur de la partie secondaire du générateur de vapeur. On réalise des opérations de soutirage de dépressurisation de manière à déplacer la zone d'ébullition vers le bas du générateur de vapeur et suivant sensiblement toute sa hauteur. On réalise ainsi l'ébullition de la solution de traitement qui favorise le nettoyage, suivant toute la hauteur du générateur de vapeur. On peut ainsi atteindre toutes les zones comportant des interstices telles que par exemple les plaquesentretoises successives du générateur de vapeur. Les soutirages et dépressurisations peuvent être judicieusement ajustés pour faire correspondre les niveaux successifs de la solution et donc l'ébullition avec l'altitude de chaque structure de support des tubes constituée par une plaqueentretoise.

On peut ainsi améliorer le nettoyage de toutes les parties les plus encrassées du générateur de vapeur et en particulier les parties situées dans la partie inférieure des générateurs de vapeur.

On diminue également ainsi le temps d'intervention sur le générateur de vapeur. De plus, le générateur de vapeur se trouve vide à la fin de
I'opération de nettoyage, ce qui permet d'économiser le temps nécessaire pour la vidange du générateur de vapeur en fin de dissolution des oxydes.

Comme il est visible sur les figures 1 et 1A, à la fin de la phase d'élimination des oxydes dans le quatrième et dernier générateur de vapeur, on fait baisser progressivement la température du fluide de refroidissement dans le circuit primaire, depuis le niveau supérieur à 140"C jusqu'à un niveau inférieur à 90"C (voir partie supérieure de la figure 1).

Le refroidissement progressif du circuit primaire de 140 à 90"C est effectué sur une durée de l'ordre de huit heures.

Pendant le refroidissement du circuit primaire entre 140 et 90"C, on réalise, sur chacun des quatre générateurs de vapeur successivement, un rinçage R d'une durée de trois heures qui comporte une vidange RI du générateur de vapeur d'une durée de deux heures et un remplissage R2 du générateur de vapeur d'une durée d'une heure.

A l'issue du refroidissement du circuit primaire, le fluide primaire est maintenu à une température de 90"C et on effectue, sur chacun des générateurs de vapeur successivement, une phase de passivation P d'une durée d'onze heures. La phase de passivation comporte une première étape P1 d'injection d'un réactif de passivation dans de l'eau remplissant le générateur de vapeur suivie d'une seconde étape P2 dans laquelle on maintient la solution de passivation à 90"C à l'intérieur de la partie secondaire du générateur de vapeur.

La phase de passivation P est suivie d'un rinçage final P' après vidange du générateur de vapeur.

Le procédé de nettoyage du générateur de vapeur qui consiste principalement à dissoudre les oxydes de fer dans une solution de traitement contenue dans la partie secondaire du générateur de vapeur suivi d'un rinçage et d'une passivation de la partie secondaire du générateur de vapeur peut être réalisé, dans le cadre du procédé suivant l'invention, en utilisant une solution de traitement différente de celle qui a été décrite plus haut.

C'est ainsi qu'on peut utiliser une solution de traitement renfermant des acides organiques tels que l'acide gluconique et l'acide citrique présentant un pH de l'ordre de 3,3 qui est ajusté par addition d'ammoniaque.

Dans ce cas, la température de traitement peut être maintenue à 85 C. II est possible d'ajouter à la solution un inhibiteur de corrosion et d'effectuer le traitement sous un matelas d'azote pour éviter la présence d'oxygène dans la partie secondaire du générateur de vapeur.

Ce procédé, réalisé à une température relativement basse, présente cependant l'inconvénient de demander des temps d'exécution sensiblement plus lon néanmoins être effectué en utilisant les solutions et les conditions de traitement moins avantageuses indiquées ci-dessus.

Le procédé suivant l'invention garde encore dans ce cas l'avantage d'éviter de dégrader les éléments métalliques de la partie secondaire du générateur de vapeur.

Le procédé de nettoyage tel qu'il a été décrit en regard de la figure 1 qui consiste principalement à éliminer les oxydes de fer est mis en oeu- vre toutes les fois que la partie secondaire du générateur de vapeur ne renferme que des quantités négligeables de polluants constitués par des produits renfermant du cuivre.

Sur les figures 2 et 2A, on a représenté les étapes successives de nettoyage de quatre générateurs de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, dans le cas où la partie secondaire des générateurs de vapeur renferme des produits polluants contenant du cuivre.

On réalise dans un premier temps l'élimination des oxydes de fer et principalement de la magnétite, de la manière qui a été décrite ci-dessus.

Cette phase ne sera donc pas décrite à nouveau.

Après avoir réalisé l'élimination des oxydes de fer dans les quatre générateurs de vapeur, on diminue la température du fluide de refroidissement dans le circuit primaire depuis 140"C jusqu'à une température de l'ordre de 40"C (voir partie supérieure de la figure 2).

On introduit dans le générateur de vapeur un réactif de décuivrage qui renferme des agents actifs similaires à ceux du réactif d'élimination des oxydes de fer ainsi qu'un oxydant puissant tel que le péroxyde d'hydrogène H202.

La phase de décuivrage D pour chacun des générateurs de vapeur
G1, G2, G3, G4 a une durée de quatorze heures et comporte une première étape D1 d'injection du réactif de décuivrage dans le générateur de vapeur renfermant de l'eau, un palier de décuivrage D2 d'une durée de neuf heures, une vidange D3 d'une durée de deux heures, un rinçage D4 de la plaque tubulaire d'une durée d'une heure et un remplissage D5 de la partie secondaire du générateur de vapeur d'une durée d'une heure.

La passivation des surfaces des éléments du circuit secondaire est réalisée par le réactif de décuivrage, de sorte qu'après avoir réalisé le décuivrage du quatrième et dernier générateur de vapeur, on réalise directement le rinçage final R des quatre générateurs de vapeur successivement.

Pendant toutes les phases de décuivrage D et de rinçage R, le circuit primaire et la solution dans la partie secondaire du générateur de vapeur sont à une température de l'ordre de 40"C.

Sur l'organigramme de la figure 3, on a rappelé les différentes étapes du procédé de nettoyage suivant l'invention qui est mis en oeuvre avec une périodicité inférieure à six ans de fonctionnement cumulé du générateur de vapeur.

L'étape 1 de l'organigramme correspond à la phase d'élimination de la magnétite par la solution de traitement correspondant à l'exemple de réalisation préférentiel qui est réalisé à une température de l'ordre de 140"C.

Lors de la phase d'élimination de la magnétite, on réalise une vidange partielle du générateur de vapeur, puis on injecte dans le générateur de vapeur des réactifs destinés à constituer la solution de traitement et on réalise ensuite le rinçage avec de l'eau, des lignes d'injection de réactif.

On peut réaliser une injection d'azote dans l'enveloppe du générateur de vapeur, de manière à homogénéiser la solution de traitement et à faciliter sa mise en contact avec les surfaces du circuit secondaire. La solution de traitement est maintenue dans la partie secondaire du générateur de vapeur pendant une durée suffisante pour réaliser la dissolution des oxydes de fer et en particulier de la magnétite. Pendant cette étape de maintien, on peut réaliser des dépressurisations par éventage de la partie secondaire du générateur de vapeur. On réalise éventuellement la vidange complète du générateur de vapeur, à l'issue du palier de dissolution de la magnétite.

On a représenté en 2 sur l'organigramme, une étape de sélection séparant le cas où les dépôts dans le générateur de vapeur renferment des oxydes de cuivre du cas où ces dépôts ne renferment pas d'oxydes de cuivre.

Dans le cas ou les dépôts renferment des oxydes de cuivre, on passe à l'étape 3 qui consiste à remplir la partie secondaire du générateur de vapeur d'eau dans laquelle on injecte ensuite des réactifs de décuivrage. On réalise le rinçage avec de l'eau des lignes d'injection de réactif puis l'homogénéisation par injection d'air de la solution de décuivrage contenue dans le générateur de vapeur. On réalise un palier de maintien de la solution de décuivrage dans la partie secondaire du générateur de vapeur, le circuit primaire et la solution de traitement dans le circuit secondaire étant à une température comprise entre 32 et 43"C.

On réalise enfin la vidange complète du générateur de vapeur. On passe ensuite directement à une phase de rinçage 8 du générateur de vapeur par remplissage partiel de la partie secondaire du générateur de vapeur et vidange, cette phase de rinçage permettant de rincer le bas du faisceau du générateur de vapeur.

Dans le cas où les dépôts ne renferment pas d'oxydes de cuivre, on effectue successivement la phase de rinçage complète du faisceau 4 et une phase de passivation 5.

La phase de rinçage 4 consiste à remplir le générateur de vapeur d'eau, à injecter de l'azote dans l'eau remplissant le générateur de vapeur, à effectuer des prélèvements pour analyse chimique de l'eau homo généisée par insufflation d'azote puis la vidange complète du générateur de vapeur.

La phase de passivation 5, qui est effectuée alors que le circuit primaire est à une température de l'ordre de 90"C, par exemple comprise entre 91 et 96"C, consiste à remplir le générateur de vapeur d'eau, à injecter des réactifs dans l'eau remplissant le générateur de vapeur, à rincer les lignes d'injection, à homogénéiser la solution de passivation par injection d'azote, à réaliser le palier de passivation et à homogénéiser la solution contenue dans le générateur de vapeur à la fin du palier de passivation par de l'azote.

A l'issue de la phase de passivation, comme indiqué par l'étape 6 de l'organigramme, on détermine si la conductivité cationique dépasse une valeur de seuil déterminée. Dans le cas où la conductivité cationique dépasse la valeur déterminée, on passe à l'étape 7 qui est une étape de vidange complète du générateur de vapeur puis à une étape de rinçage complet du faisceau du générateur de vapeur (étape 9) qui est également effectuée dans le cas d'un nettoyage avec décuivrage, à la suite de l'étape 8 de rinçage du bas du faisceau. L'étape 9 de rinçage du faisceau consiste à remplir le générateur de vapeur, d'eau, à agiter l'eau contenue dans le générateur de vapeur par de l'azote ou éventuellement par de l'air et à effectuer des prélèvements pour analyse chimique de l'eau contenue en fin de rinçage.

A l'issue de l'étape 9, il est possible soit de réaliser directement la vidange complète du générateur de vapeur (étape 10), soit de définir dans l'étape Il si la conductivité cationique en fin de rinçage dépasse une valeur de seuil déterminée. Si la conductivité cationique dépasse la valeur de seuil, on réalise la vidange complète du générateur de vapeur.

Dans le cas où la conductivité cationique déterminée à l'étape 6 ou à l'étape 11 est en dessous du seuil déterminé, on garde le générateur de vapeur à l'état de conservation humide ou on réalise la vidange complète, dans l'étape 12.

Dans tous les cas, que l'on réalise le nettoyage avec ou sans décuivrage et quel que soit le type de solution de traitement utilisé, on réalisera de préférence, avant de réaliser le nettoyage par une solution de traitement chimique de la partie secondaire du générateur de vapeur, le nettoyage par jet d'eau de la face supérieure de la plaque tubulaire du générateur de vapeur.

Pour cela, on introduit dans la partie inférieure du générateur de vapeur, par des trous de visite traversant l'enveloppe externe du générateur de vapeur, des rampes de formation de jets de nettoyage dans une partie centrale du faisceau et éventuellement entre des rangées ou nappes de tubes à l'intérieur du faisceau. On introduit également dans la partie inférieure du générateur de vapeur, au-dessus de la plaque tubulaire, des conduites de récupération des boues décollées par les jets de lan çage.

Selon le procédé de l'invention, on réalise le nettoyage par lançage de la face supérieure de la plaque tubulaire du générateur de vapeur systématiquement avant chaque nettoyage chimique de la partie secondaire du générateur de vapeur et de plus, pendant des périodes d'arrêt du générateur de vapeur au cours desquelles on n'effectue pas le nettoyage chimique de la partie secondaire, de telle sorte que le nettoyage par jets d'eau de la face supérieure de la plaque tubulaire soit réalisé avec une périodicité au plus égale à deux ans et de préférence avec une périodicité égale à un an.

En effet, la face supérieure de la plaque tubulaire est une zone d'accumulation préférentielle des dépôts dans la partie secondaire du générateur de vapeur et ces dépôts qui se rassemblent autour des parties d'extrémité des tubes du faisceau engagés dans la plaque tubulaire pro voquent une corrosion de la partie d'extrémité des tubes, en particulier dans la zone de transition de ces tubes entre la partie déformée par dudgeonnage des tubes à l'intérieur de la plaque tubulaire et la partie non déformée des tubes. En outre, les dépôts qui s'incrustent autour des tubes peuvent provoquer le poinçonnage des tubes.

Le procédé suivant l'invention est donc un procédé préventif qui permet d'éviter un encrassement de la partie secondaire du générateur de vapeur tel qu'il est nécessaire ensuite d'appliquer un traitement curatif extrêmement énergique et produisant une dégradation d'éléments de la partie secondaire du générateur de vapeur et en particulier des plaquesentretoises et des tubes du faisceau.

Ce procédé peut être mis en oeuvre de manière simple et rapide de telle sorte que le temps d'arrêt du réacteur nucléaire nécessaire pour le nettoyage soit limité à une période courte, de l'ordre de deux jours.

En outre, le procédé suivant l'invention peut être mis en oeuvre de manière à éliminer totalement les substances polluantes contenues dans la partie secondaire du générateur de vapeur et en particulier les oxydes de fer et les oxydes de cuivre, tout en limitant l'attaque corrosive des éléments métalliques de la partie secondaire du générateur de vapeur à un niveau très faible et pratiquement nul.

Bien entendu, I'invention ne se limite pas strictement aux modes de réalisation qui ont été décrits.

C'est ainsi qu'on peut utiliser des solutions de traitement d'une composition différente de celles qui ont été décrites, à partir du moment où ces solutions de traitement et leurs conditions d'utilisation pour le nettoyage de la partie secondaire du générateur de vapeur sont déterminées pour éviter toute attaque corrosive des éléments du circuit secondaire.

Les différentes étapes du procédé de nettoyage peuvent être différentes de celles qui ont été décrites.

L'invention s'applique au nettoyage de la partie secondaire de tout générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire refroidi par de l'eau sous pression ou par un fluide de refroidissement équivalent.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS

   1. - Procédé de nettoyage d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire refroidi par de l'eau sous pression, comportant une enveloppe externe et, à l'intérieur de l'enveloppe externe, une partie primaire dans laquelle circule l'eau sous pression de refroidissement du réacteur et une partie secondaire dans laquelle circule de l'eau d'alimentation dont le générateur de vapeur assure la vaporisation, pendant le fonctionnement du réacteur nucléaire, la partie primaire étant séparée de la partie secondaire par une paroi d'échange comportant les parois des tubes d'un faisceau du générateur de vapeur disposé dans une partie de l'enveloppe externe délimitant la partie secondaire du générateur de vapeur entourant le faisceau, caractérisé par le fait qu'on réalise, avec une périodicité au plus égale à six ans de fonctionnement cumulé du réacteur nucléaire, un nettoyage de la partie secondaire du générateur de vapeur, par introduction dans la partie secondaire du générateur de vapeur d'une solution de nettoyage dans des conditions telles que la solution de nettoyage soit non corrosive vis-à-vis des surfaces métalliques de la partie secondaire du générateur de vapeur, de manière à dissoudre et à éliminer les matières déposées dans la partie secondaire du générateur de vapeur comportant en particulier des oxydes de fer tels que la magnétite.
2. 2. - Procédé de nettoyage suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on réalise le nettoyage de la partie secondaire à l'aide d'une solution de nettoyage, avec une périodicité de cinq ans de fonctionnement cumulé du réacteur nucléaire.
3. 3.- Procédé de nettoyage suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on réalise de plus, avec une périodicité au plus égale à deux ans de fonctionnement cumulé du réacteur nucléaire, le nettoyage par lançage d'une surface située du côté de la partie secondaire du généra teur de vapeur, d'une plaque tubulaire dans laquelle sont fixées les parties d'extrémité des tubes du faisceau du générateur de vapeur.
4. 4.- Procédé de nettoyage suivant la revendication 3, caractérisé par le fait qu'on réalise le nettoyage par lançage de la surface de la plaque tubulaire située du côté de la partie secondaire du générateur de vapeur avec une périodicité d'un an de fonctionnement cumulé du réacteur nucléaire.
5. 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le nettoyage de la partie secondaire du générateur de vapeur comporte successivement:

   - une phase E d'élimination d'oxydes de fer et en particulier de magnétite,

   - une phase R de rinçage de la partie secondaire du générateur de vapeur,

   - une phase de passivation P de la partie secondaire du générateur de vapeur, et

   - une phase de rinçage final R' du générateur de vapeur.
6. 6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le nettoyage de la partie secondaire du générateur de vapeur par une solution de nettoyage comporte:

   - une phase d'élimination d'oxydes de fer,

   - une phase de décuivrage D à l'aide d'une solution de décuivrage renfermant un oxydant puissant tel que le péroxyde d'hydrogène,

   - au moins une phase de rinçage R de la partie secondaire du générateur de vapeur.
7. 7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que la phase d'élimination des oxydes de fer est réalisée en introduisant dans la partie secondaire du générateur de va peur une solution aqueuse de nettoyage renfermant un agent chélatant, de l'hydrazine N2H4 et un inhibiteur de corrosion.
8. 8.- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que l'agent chélatant est de l'acide éthylène tétraacétique (EDTA).
9. 9.- Procédé suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que la solution de nettoyage chimique renferme en poids 10 +1% d'EDTA 1 +1% d'hydrazine et 1 +1% d'inhibiteur de corrosion, le pH de la solution aqueuse étant ajusté à une valeur proche de 8 par addition d'ammoniaque.
10. 10.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que la température de la solution de nettoyage est maintenue à un niveau proche de 140"C, pendant la phase d'élimination des oxydes de fer.
11. 11.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé par le fait que la température de la solution de nettoyage est maintenue à un niveau proche de 90"C, pendant les phases de passivation et de rinçage.
12. 12.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que la solution de décuivrage est maintenue à une température de l'ordre de 40"C.
13. 13.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que la solution de nettoyage est maintenue en température, pendant le nettoyage, par échange thermique avec de l'eau sous pression de refroidissement du réacteur en circulation dans la sortie primaire du générateur de vapeur.
14. 14.- Procédé suivant la revendication 13, dans lequel la solution de nettoyage est maintenue à une température supérieure à la température d'ébullition de la solution de nettoyage par échange thermique avec l'eau sous pression en circulation dans le circuit primaire et qu'on réalise pé riodiquement, pendant le nettoyage, une dépressurisation de la partie secondaire du générateur de vapeur pour mettre en ébullition une partie au moins de la solution de nettoyage contenue dans la partie secondaire du générateur de vapeur.
15. 15.- Procédé suivant la revendication 14, caractérisé par le fait qu'entre deux opérations successives de dépressurisation de la partie secondaire du générateur de vapeur, on réalise un soutirage de solution de nettoyage dans le générateur de vapeur.