FR2974227A1 - Systeme passif a reservoir d'injection de securite a haute pression (hpsit) pour repondre a une perte de reseau de la station (sbo) et a des accidents de perte de fluide caloporteur (loca) - Google Patents

Abstract

Système à réservoir d'injection de sécurité à haute pression (HPSIT) qui comprend un réservoir d'injection de sécurité (SIT) (40) qui remplace un réservoir d'appoint du cœur (CMT) et un réservoir d'injection de sécurité (SIT) à basse pression (approximativement 4,3 Mpa ou moins) et qui peut passer à, et fonctionner dans, un mode de fonctionnement à haute pression (approximativement 17 Mpa), pour permettre l'injection de fluide caloporteur de cœur d'urgence (40a) dans un système de réacteur à la fois dans des conditions de basse pression (approximativement 4,3 Mpa ou moins) et de haute pression (approximativement 17 Mpa).

Description

Système passif à réservoir d'injection de sécurité à haute pression (HPSIT) pour répondre à une perte de réseau de la station (SBO) et à des accidents de perte de fluide caloporteur (LOCA)

La présente invention concerne un système à réservoir d'injection de sécurité à haute pression (« High Pressure Safety Injection Tank » ou HPSIT) d'un système de refroidissement de coeur de secours (« Emergency Core Cooling System » ou ECCS) d'un réacteur nucléaire, qui permet un appoint d'un coeur de secours de réacteur nucléaire lorsque le système du réacteur nucléaire est sous basse pression (approximativement 4,3 Mpa) et lorsque le système du réacteur nucléaire est sous haute pression (approximativement 17 Mpa), tout en utilisant seulement un réservoir d'injection de sécurité (« Safety Injection Tank » ou SIT), et qui utilise une vanne entraînée par une puissance d'urgence à batterie au cours d'un accident de « perte de réseau de la station » (« station blackout »), durant lequel toute la puissance de réseau hors du site et sur le site est perdue, pour ainsi permettre une injection d'urgence de fluide caloporteur du coeur par un HPSIT, et simplifie la conception du système et la gestion d'accident, et réduit également la possibilité d'accidents du réacteur nucléaire.

La figure 1 est une vue conceptuelle d'un réservoir d'injection de sécurité à basse pression (« Low Pressure Safety Injection Tank » ou LPSIT) classique d'un réacteur nucléaire à eau pressurisée (« Pressurized Water Reactor » ou PWR). La figure 2 illustre un système complexe classique à réservoir d'appoint de coeur (« Core Makeup Tank » ou CMT) et à réservoir d'injection de sécurité (SIT). La figure 3 illustre une construction de CMT sans gaz de charge pour injection à grande échelle dans un système de réacteur à basse pression. La figure 4 est un graphique représentant un problème d'excès d'échauffement d'un réacteur au cours d'un accident de rupture importante, rencontré dans une construction classique dans laquelle seulement le CMT sans gaz de charge est appliqué, la figure 5 est un graphique représentant un problème de recharge insuffisante d'un réacteur au cours d'un accident de rupture importante, rencontré dans une construction classique dans laquelle seulement le CMT sans gaz de charge est appliqué, et la figure 6 est un graphique représentant un problème de recharge insuffisante d'un réacteur dans une condition de basse pression au cours d'un accident de rupture importante, rencontré dans une construction classique dans laquelle seulement le CMT sans gaz de charge est appliqué. En faisant référence aux dessins joints, le SIT 4 actuellement disponible du PWR est installé pour répondre à des accidents de rupture importante (« Large Break Accidents » ou LBA) se produisant lorsqu'un haut débit de fluide caloporteur de réacteur nucléaire fuit d'un seul coup, en rechargeant rapidement un système de réacteur nucléaire, à savoir, en rechargeant une cuve 2 de réacteur nucléaire dépressurisée à partir de laquelle le fluide caloporteur est épuisé, avec un haut débit de fluide caloporteur de coeur d'urgence.

Cependant, si le réacteur nucléaire est pressurisé en raison d'un accident, la pression du système du réacteur nucléaire augmentera pour dépasser la pression de fonctionnement (approximativement 4,3 Mpa) du SIT 4. Par conséquent, le fluide caloporteur d'urgence du coeur ne peut pas être injecté dans le système du réacteur nucléaire.

En outre, une vanne d'isolation d'injection sur une ligne d'injection du SIT 4 installée dans le réacteur à eau légère pressurisée (PWR) actuel n'est pas activée au cours d'un événement de perte de réseau de la station dans lequel toute la puissance hors du site et sur le site de la centrale nucléaire, y compris des générateurs diesel de secours (« Emergency Diesel Generators » ou EDG) et une source de courant alternatif (CA) de secours (« Alternate AC Source » ou AAC), est perdue. Par conséquent, le LPSIT 4 actuellement installé dans le réacteur à eau légère pressurisée (« Pressurized Light Water Reactor » ou PLWR) n'est pas capable d'injecter constamment le fluide caloporteur de coeur d'urgence dans le système de réacteur nucléaire lors de certains événements, tels que les accidents de perte de réseau de la station ou la pressurisation du réacteur. En outre, la filière de réacteur Westinghouse AP600 du brevet US n° 5 268 943, ou Nuclear Engineering and Design Volume 186, pages 279 à 301, ou réservoir d'appoint du coeur (« Core Makeup Tank » ou CMT) 3 de CARR (CP1300, NuREG-IA-0134) dépend de l'égalisation de la pression entre le système du réacteur nucléaire et le CMT 3 pour permettre l'injection de fluide caloporteur. À savoir, comme le fluide caloporteur est injecté en utilisant la pression entraînée par gravité en raison de niveaux d'eau différents entre le fluide caloporteur de coeur d'urgence à l'intérieur du CMT 3 et le système du réacteur nucléaire, un haut débit de fluide caloporteur de coeur d'urgence ne peut pas être fourni pour recharger efficacement la cuve de réacteur 2, entraînant un découvrement du coeur et une augmentation rapide de la température du coeur. Par conséquent, le modèle Westinghouse AP600 adopte une conception 5 complexe utilisant un CMT 3 et un SIT 4 en association pour couvrir des zones de fonctionnement principales, respectivement. En outre, dans le CMT 3 utilisant la construction du modèle AP600 ou CARR (CP1300), la haute pression du système de fluide caloporteur du réacteur (« Reactor Coolant System » ou RCS) (ou celle du pressuriseur 4) est utilisée pour pressuriser le 10 CMT 3 si le système du réacteur est sous haute pression et ainsi réaliser l'appoint du fluide caloporteur du réacteur, ou le SIT 4 est utilisé pour injecter le fluide caloporteur de coeur d'urgence si le réacteur est sous basse pression. Cependant, il existe des inconvénients dans la construction expliquée ci-dessus. À savoir, la quantité d'injection fournie à partir du CMT 3 seul est 15 insuffisante pour satisfaire la demande du système du réacteur sous basse pression, alors qu'il y a une différence de pression défavorable entre le SIT 4 à basse pression et le système du réacteur, rendant ainsi impossible l'injection du fluide caloporteur de coeur d'urgence dans le système du réacteur. Par conséquent, le CMT 3 et le SIT 4 peuvent en réalité être utilisés 20 seulement en association. À savoir, le CMT 3 et le SIT 4 ne peuvent pas être utilisés indépendamment l'un de l'autre dans le système de sécurité. En raison de la restriction à l'application d'une conception à pression de charge à l'azote pour le CMT 3, le CMT 3 n'est pas capable de garantir une différence de pression importante entre les deux systèmes, suffisante pour garantir un haut débit de fluide 25 caloporteur d'appoint du coeur lorsque le système du réacteur est sous basse pression. Ceci est dû au fait que le SIT 4 à basse pression classique du PWR n'est pas conçu pour fonctionner sous haute pression, à savoir, à approximativement 4,3 Mpa ou plus. La figure 3 illustre un exemple d'une construction de système à CMT dans lequel une conception à pression de charge à l'azote est omise, ce qui provoque un 30 faible débit d'injection de fluide caloporteur de coeur d'urgence par la seule injection à partir du CMT. Dans un accident de rupture importante, la pression du système du réacteur diminue rapidement en raison de la basse pression de la cuve de confinement de pression, entraînant ainsi une très légère différence de pression entre le CMT et le système du réacteur. À savoir, le système à CMT de la figure 3 ne peut pas garantir une différence de pression suffisante pour entraîner un débit important d'injection de fluide caloporteur de coeur d'urgence. Par conséquent, la construction de CMT de la figure 3 n'est pas applicable, car, selon cette conception, la température du coeur du réacteur augmentera rapidement pour dépasser la plage acceptable pour la conception du réacteur. Comme le CMT 3 adopte un principe d'injection entraînée par gravité à hauteur de charge dans lequel la pression est égalisée entre le système du réacteur et le CMT 3 et la différence de niveau d'eau des deux systèmes est utilisée, le débit d'injection du fluide caloporteur de coeur d'urgence ne varie pas sensiblement entre la période durant laquelle le système du réacteur est à basse pression et la période durant laquelle le système du réacteur est à haute pression. Bien que ce qui précède ne pose pas de problème considérable lorsque le système du réacteur est dans une condition de haute pression, un grave échauffement du coeur et un découvrement peuvent être entraînés à des occasions spécifiques telles qu'un accident de rupture importante dans lequel le réacteur est rapidement dépressurisé et une quantité énorme du fluide caloporteur est libérée, car il est impossible de recharger le réacteur rapidement. La figure 4 illustre la température du coeur de la conception expliquée ci- dessus de filière de réacteur, en fonction du résultat du calcul d'un accident simulé de rupture importante d'un réacteur avec des codes interprétatifs. Si la conception de CMT est exclusivement appliquée à un ECCS, la température de la gaine du coeur est bien au-delà de la plage de températures acceptables de la centrale nucléaire. La figure 5 illustre un espace annulaire (« downcomer » ou DC) d'un système de réacteur qui est insuffisamment chargé par un CMT. La conception avec le CMT classique seul présente un niveau d'eau bien inférieur (en bleu) à celui du DC utilisant la conception du réservoir d'injection de sécurité à haute pression (« High Pressure Safety Injection Tank » ou HPSIT) selon un mode de réalisation. La figure 6 illustre une comparaison du débit d'injection du fluide caloporteur de coeur d'urgence entre le SIT à basse pression chargé avec de l'azote, d'une part, et un CMT classique, d'autre part, les deux durant des accidents de rupture importante. Le CMT (en rouge) possède un débit considérablement plus faible d'injection d'urgence du fluide caloporteur du coeur dans le réacteur. À savoir, le SIT sans charge d'azote ou un CMT classique seul ne peuvent pas garantir un débit suffisant d'injection du fluide caloporteur de coeur d'urgence pour remplir le réacteur lorsqu'un accident de rupture importante se produit. Par conséquent, les conditions pour une conception de centrale nucléaire ne sont pas satisfaites.

Des exemples de modes de réalisation de la conception de la présente invention pallient les désavantages expliqués ci-dessus et d'autres désavantages non décrits ci-dessus. De même, il n'est pas nécessaire que le concept de la présente invention pallie les désavantages décrits ci-dessus, et un exemple de mode de réalisation du concept de la présente invention peut ne résoudre aucun des problèmes décrits ci-dessus. L'invention propose un réservoir d'injection de sécurité à haute pression (HPSIT), comprenant un réservoir d'injection de sécurité (SIT) capable de passer à, et de fonctionner dans, un mode de fonctionnement à haute pression, plutôt qu'un réservoir d'appoint du coeur (CMT) et un réservoir d'injection de sécurité (SIT) à basse pression, pour injecter un fluide caloporteur de coeur d'urgence dans un system de réacteur dans une condition de basse pression et une condition de haute pression, et utilisant une vanne entraînée par une puissance d'urgence à batterie au cours d'un accident de perte de réseau d'une station avec une perte de puissance hors du site et sur le site, y compris des générateurs d'urgence, d'une centrale nucléaire en raison d'une panne, pour ainsi permettre l'injection du fluide caloporteur de coeur d'urgence (40a) dans un réservoir d'injection de sécurité à haute pression. L'invention propose également un réservoir d'injection de sécurité à haute pression (HPSIT), comprenant : un réservoir d'injection de sécurité (SIT) dans lequel un azote à basse pression est chargé et dans lequel un fluide caloporteur de coeur d'urgence est contenu, le réservoir d'injection de sécurité (SIT) étant raccordé à une cuve de réacteur par l'intermédiaire d'un tuyau d'injection de fluide caloporteur d'urgence ; un pressuriseur dans lequel une vapeur à haute pression est contenue, et sur lequel un tuyau de vanne d'urgence est monté pour rejeter la vapeur à haute pression ; et un tuyau d'égalisation de pression qui peut être ouvert et fermé sélectivement, et qui raccorde une partie supérieure du réservoir d'injection de sécurité (SIT) et une partie supérieure du pressuriseur pour égaliser la pression entre le pressuriseur sous haute pression et le réservoir d'injection de sécurité (SIT) sous basse pression, dans lequel le tuyau d'égalisation de pression est ouvert pour faire passer le réservoir d'injection de sécurité (SIT) à une condition de haute pression au cours d'un accident qui pressurise un système de réacteur, pour que le fluide caloporteur de coeur d'urgence soit introduit dans la cuve de réacteur. L'invention propose un système à réservoir d'injection de sécurité à haute pression (HPSIT) tel que défini ci-dessus, comprenant un tuyau d'échappement d'azote gazeux qui raccorde une partie supérieure du réservoir d'injection de sécurité (SIT) et le tuyau de vanne d'urgence, et qui est construit pour rejeter sélectivement l'azote gazeux lorsque la vapeur à haute pression du pressuriseur est introduite dans le réservoir d'injection de sécurité. Le système à réservoir d'injection de sécurité à haute pression (HPSIT) peut comprendre une vanne d'isolation d'injection montée sur le tuyau d'injection de fluide caloporteur d'urgence, une vanne d'égalisation de pression montée sur le tuyau d'égalisation de pression, et une vanne d'isolation d'échappement d'azote gazeux montée sur le tuyau d'échappement d'azote gazeux, dans lequel des vannes motorisées sont utilisées pour la vanne d'isolation d'injection, la vanne d'égalisation de pression, et la vanne d'isolation d'échappement d'azote gazeux pour que la vanne d'isolation d'injection, la vanne d'égalisation de pression et la vanne d'isolation d'échappement d'azote gazeux soient ouvertes et fermées par une puissance à batterie séparée au cours d'une perte de réseau de la station avec une perte de puissance hors du site et sur le site. Un objet de la présente invention est de proposer un système à réservoir d'injection de sécurité à haute pression (« High Pressure Safety Injection Tank » ou HPSIT) qui permette un procédé de recharge à la fois sous haute pression et sous basse pression avec l'utilisation d'un seul réservoir d'injection de sécurité (« Safety Injection Tank » ou SIT) pour simplifier la conception du système et qui puisse fournir une minimisation simplifiée des accidents, qui utilise une vanne entraînable par une puissance d'urgence à batterie pour permettre l'injection de fluide caloporteur de coeur d'urgence par le HPSIT même dans le cas d'une perte de réseau de la station avec une perte de la puissance hors du site et sur le site et qui réduise ainsi la possibilité d'accidents du réacteur.

Afin d'atteindre l'objet ci-dessus de la présente invention, un système à HPSIT selon un mode de réalisation, proposé en tant que remplacement pour une association de réservoir d'appoint du coeur (« Core Makeup Tank» ou CMT) et de réservoir d'injection de sécurité (« Safety Injection Tank» ou SIT) à basse pression, comprend un système d'injection d'un fluide caloporteur de coeur d'urgence de réacteur qui est capable de permuter entre un mode d'injection à basse pression et un mode d'injection à haute pression tout en utilisant seulement un SIT. En outre, même durant un accident de perte de réseau de la station durant lequel toute la puissance d'urgence de réseau et sur le site de la centrale nucléaire est perdue en raison d'une panne, le système à HPSIT selon un mode de réalisation utilise une vanne qui est entraînable par une puissance d'urgence à batterie pour permettre l'injection de fluide caloporteur de coeur d'urgence par le HPSIT. Dans un mode de réalisation, le HPSIT peut comprendre un réservoir d'injection de sécurité (« Safety Injection Tank» ou SIT) dans lequel de l'azote à basse pression (approximativement 4,3 MPa) est chargé et dans lequel le fluide caloporteur de coeur d'urgence est contenu, le SIT étant raccordé à une cuve de réacteur par l'intermédiaire d'un tuyau d'injection de fluide caloporteur d'urgence, un pressuriseur dans lequel de la vapeur à haute pression (approximativement 17 Mpa) est contenue, et sur lequel un tuyau de vanne d'urgence est monté pour rejeter la vapeur à haute pression, et un tuyau d'égalisation de pression qui peut être ouvert et fermé sélectivement, et qui raccorde une partie supérieure du SIT et une partie supérieure du pressuriseur pour égaliser la pression entre le pressuriseur sous haute pression et le SIT sous basse pression. Le tuyau d'égalisation de pression est ouvert pour faire passer le SIT de la condition de basse pression (approximativement 4,3 Mpa) à la condition de haute pression au cours d'un accident qui pressurise un système de réacteur, pour que le fluide caloporteur de coeur d'urgence soit introduit dans la cuve de réacteur. Dans un mode de réalisation, le HPSIT peut comprendre un tuyau d'échappement d'azote gazeux qui raccorde une partie supérieure du SIT et le tuyau de vanne d'urgence, et qui est construit pour rejeter sélectivement de l'azote gazeux lorsque de la vapeur à haute pression du pressuriseur est introduite dans le réservoir d'injection de sécurité.

Selon des modes de réalisation, le système à HPSIT fournit avantageusement une fonction complexe qui associe la fonction de CMT qui est efficace dans une condition de basse pression, et la fonction de SIT qui est efficace dans une condition de basse pression ensemble. À savoir, contrairement à des systèmes classiques tels que les modèles AP600 ou CP1300 qui font fonctionner un réservoir d'injection de sécurité à basse pression ou un réservoir d'appoint du coeur indépendamment suivant que les systèmes sont sous basse pression (approximativement 4,3 Mpa) ou sous haute pression (approximativement 17 Mpa), un mode de réalisation permet le réapprovisionnement en fluide caloporteur de coeur d'urgence du système de réacteur à la fois dans des conditions de haute pression et de basse pression en utilisant le SIT seul, fournissant ainsi une conception simplifiée du système, une minimisation simplifiée des urgences, et également une possibilité réduite d'accidents de réacteur. En outre, dans un mode de réalisation, comme une vanne motorisée est utilisée pour être ouverte et fermée par une puissance à batterie séparée, toutes les vannes peuvent être actionnées même durant une perte de réseau de la station lorsque toute la puissance de réseau et sur le site est perdue. Les aspects ci-dessus et/ou autres de ce qui est décrit dans les présentes seront plus évidents en décrivant certains exemples de modes de réalisation en référence aux dessins joints, sur lesquels : la figure 1 est une vue conceptuelle d'un réservoir d'injection de sécurité à basse pression (LPSIT) classique ; la figure 2 représente une construction d'un réservoir d'appoint du coeur (CMT) classique et d'un réservoir d'injection de sécurité (SIT) ; la figure 3 illustre une construction de CMT sans gaz de charge pour injection à grande échelle dans un système de réacteur à basse pression ; la figure 4 est un graphique représentant un problème d'excès d'échauffement d'un réacteur au cours d'un accident de rupture importante, rencontré dans une construction classique dans laquelle un CMT sans gaz de charge seul est appliqué ; la figure 5 est un graphique représentant un problème de recharge insuffisante d'un réacteur au cours d'un accident de rupture importante, rencontré dans une construction classique dans laquelle seulement le CMT sans gaz de charge est appliqué ; la figure 6 est un graphique représentant un problème de recharge insuffisante d'un réacteur dans une condition de basse pression au cours d'un accident de rupture importante, rencontré dans une construction classique dans laquelle seulement le CMT sans gaz de charge est appliqué ; la figure 7 illustre une construction d'un système à HPSIT selon un mode de réalisation ; les figures 8 et 9 illustrent le système à HPSIT de la figure 7 auquel est ajouté un tuyau d'échappement d'azote gazeux selon un mode de réalisation ; la figure 10 illustre le système à HPSIT de la figure 9 équipé en outre d'une vanne motorisée entraînée par une puissance d'urgence à batterie ; la figure 11 est un graphique représentant une transition rapide du SIT de la condition de basse pression à la condition de haute pression en raison d'une haute pression à partir du pressuriseur au cours d'un accident de perte de réseau de la station ; la figure 12 est un graphique représentant une comparaison de l'aptitude de recharge du système de réacteur suivant le fonctionnement de système à HPSIT au cours d'un accident de perte de réseau de la station ; la figure 13 est un graphique représentant une comparaison de performances de prévention d'échauffement du coeur suivant le fonctionnement du système à HPSIT au cours d'un accident de perte de réseau de la station dans lequel toute la puissance de réseau et sur le site est perdue ; et la figure 14 est un graphique représentant l'efficacité de l'ajout d'un tuyau d'échappement d'azote gazeux selon un mode de réalisation. Des caractéristiques et avantages de la présente invention seront plus clairement compris grâce à la description détaillée suivante des présents modes de réalisation préférés en référence aux dessins joints. Il faut d'abord noter que des termes ou des mots utilisés dans les présentes doivent être interprétés comme étant des significations ou des concepts correspondant à l'esprit technique de la présente invention, en fonction du principe que les inventeurs peuvent définir, de façon appropriée, les concepts des termes pour fournir la meilleure description de leur propre invention. De même, il faut entendre que des descriptions détaillées de fonctions et structures bien connues connexes à la présente invention seront omises afin de ne pas inutilement compliquer le point important de la présente invention.

Dans un mode de réalisation, un seul réservoir d'injection de sécurité (SIT), capable de passer à une condition de haute pression, est fourni en tant que remplacement pour le réservoir d'appoint du coeur (CMT) et le SIT à basse pression, selon lequel il est possible d'injecter un fluide caloporteur de coeur d'urgence dans un système de réacteur nucléaire à la fois dans des conditions de basse pression et de haute pression. La figure 7 illustre une construction d'un système à HPSIT selon un mode de réalisation, les figures 8 et 9 illustrent le système à HPSIT de la figure 7 auquel est ajouté un tuyau d'échappement d'azote gazeux selon un mode de réalisation, et la figure 10 illustre le système à HPSIT de la figure 9 équipé en outre d'une vanne motorisée entraînée par une puissance d'urgence à batterie. En faisant référence aux dessins, un mode de réalisation comprend un réservoir d'injection de sécurité (SIT) 40 logeant dans celui-ci un fluide caloporteur de coeur d'urgence 40a, un pressuriseur 60 logeant dans celui-ci une vapeur à haute pression 60a, et un tube d'égalisation de pression 44 raccordant le SIT 40 et le pressuriseur 60. Le SIT 40 peut être construit pour que de l'azote à basse pression (approximativement 4,3 Mpa) soit chargé dans celui-ci et le fluide caloporteur de coeur d'urgence 40a soit contenu dans celui-ci. En outre, le SIT 40 peut être raccordé au système du réacteur nucléaire, à savoir, à la cuve de réacteur 20 par un tuyau d'injection de fluide caloporteur d'urgence 42. Par conséquent, le fluide caloporteur de coeur d'urgence 40a est injecté dans la cuve de réacteur 20, à savoir, dans le système du réacteur par l'intermédiaire du tuyau d'injection de fluide caloporteur d'urgence 42. Une vanne d'isolation d'injection 42a, qui peut être ouverte et fermée sélectivement, peut être montée sur le tuyau d'injection de fluide caloporteur d'urgence 42. En outre, le pressuriseur 60 peut être construit pour que de la vapeur à haute pression 60a soit contenue dans celui-ci. Le tuyau d'égalisation de pression 44 peut être raccordé à une partie supérieure du SIT 40 et une partie supérieure du pressuriseur 60 pour égaliser la pression entre le pressuriseur à haute pression 60 et le SIT à basse pression 40. Une vanne d'égalisation de pression 44a, qui peut être ouverte et fermée sélectivement, peut être montée sur le tuyau d'égalisation de pression 44.

Dans un mode de réalisation, le SIT 40 passe au mode à haute pression par l'ouverture du tuyau d'égalisation de pression 44 pour ainsi permettre au fluide caloporteur de coeur d'urgence 40a d'être injecté dans la cuve de réacteur à haute pression 20.

Spécifiquement, le SIT 40 et le pressuriseur 60 sont raccordés l'un à l'autre pour que la cuve de réacteur 20 puisse être maintenue sous une pression telle à pouvoir permettre au fluide caloporteur de coeur d'urgence 40a à partir du SIT 40 d'être injecté dans la cuve de réacteur 20 même durant le fonctionnement à haute pression lorsque la vanne de sécurité du pressuriseur 60 est actionnée, car la vapeur à haute pression du pressuriseur 60 est injectée dans le SIT 40 qui est dans une condition de basse pression. En faisant référence aux figures 8 et 9 qui illustrent un mode de réalisation, un tuyau d'échappement d'azote gazeux 46 peut en outre être fourni pour raccorder la partie supérieure du SIT 40 et un tuyau de vanne d'urgence 62, pour permettre à l'azote gazeux d'être sélectivement libéré lorsque la vapeur à haute pression 60a du pressuriseur 60 est introduite dans le SIT 40. Une vanne d'isolation de libération d'azote gazeux 46a, qui peut être ouverte et fermée sélectivement, peut être montée sur le tuyau d'échappement d'azote gazeux 46. Si l'azote gazeux est en outre fourni, comme cela est illustré sur la figure 14, la fraction d'azote gazeux du tuyau d'échappement d'azote gazeux 46 du SIT à haute pression 40 dans la vanne de sécurité du pressuriseur 60 est relativement supérieure à celle du tuyau d'égalisation de pression 44 allant du pressuriseur 60 au SIT à haute pression 40. Par conséquent, comme cela est illustré sur la figure 14, si un tuyau d'échappement d'azote gazeux est en outre fourni, de la vapeur s'écoule essentiellement à partir du pressuriseur 60 vers le SIT à haute pression 40, alors que l'azote gazeux à partir du pressuriseur 60 sort essentiellement du SIT à haute pression 40 vers le tuyau de vanne d'urgence de pressuriseur 62 par l'intermédiaire du tuyau d'échappement d'azote gazeux 46. Dans un état initial dans lequel la vanne d'égalisation de pression 44a du tuyau d'égalisation de pression 44 est immergée, il y a une différence de pression considérablement élevée entre le pressuriseur 60 et le SIT 40. À savoir, la pression (Po) du pressuriseur 60 est considérablement supérieure à la pression de l'azote (P2) du SIT 40.

Alors, lorsque la vanne d'égalisation de pression 44a s'ouvre, la vapeur à haute pression du pressuriseur 60 est injectée dans la partie d'azote gazeux du SIT 40, et, par conséquent, la différence de pression entre les deux systèmes est éliminée. Il existe un avantage en ce que le choc thermique entraîné lorsque la vapeur est introduite dans l'azote gazeux est sensiblement inférieur aux oscillations de pression d'évaporation-condensation qui sont entraînées lorsque la vapeur est introduite dans de l'eau froide. En outre, dans des situations où la vanne de sécurité du pressuriseur 60 est ouverte pour libérer la vapeur, la pression statique (PI) est inférieure à la pression (Po) du pressuriseur 60 ou la pression (P2) de l'azote gazeux du SIT 40, en raison de la vitesse de la vapeur s'écoulant vers le tuyau de vanne d'urgence 62 du pressuriseur 60. Dans cette situation, le gradient de pression est formé dans une direction s'écoulant du tuyau d'échappement d'azote gazeux 46 du SIT 40 au tuyau de vanne d'urgence 62 du pressuriseur 60, pour que l'azote gazeux soit rejeté à travers le tuyau de vanne d'urgence 62 du pressuriseur 60 du SIT 40, et la partie d'azote gazeux du SIT 40 est remplie avec la vapeur pour ainsi maintenir la pression identique à celle du système du réacteur. Comme cela est expliqué ci-dessus, comme le SIT 40 injecte un haut débit de fluide caloporteur de coeur d'urgence 40a dans le réacteur, avec la pression de l'azote gazeux chargé, durant le fonctionnement à basse pression, tout en réalisant une injection à haute pression en utilisant l'ouverture de la vanne d'isolation d'injection 42a de la vanne d'égalisation de pression 44a du tuyau d'égalisation de pression 44 et du tuyau d'injection de fluide caloporteur d'urgence 42 durant le fonctionnement à haute pression, le SIT 40 peut être utilisé indépendamment du fait que le système du réacteur est dans une condition de basse pression ou une condition de haute pression. Entre-temps, un mode de réalisation permet l'injection du fluide caloporteur de coeur d'urgence 40a du SIT 40 même dans le cas d'une «perte de réseau de la station » (« station blackout ») durant laquelle la puissance hors du site et sur le site, y compris des générateurs diesel d'urgence, est perdue, en utilisant des vannes motorisées pour la vanne d'isolation d'injection 42a, la vanne d'égalisation de pression 44a et la vanne d'isolation d'échappement d'azote gazeux 46a pour que ces soupapes puissent être ouvertes et fermées avec une puissance à batterie séparée au cours d'un accident. Par conséquent, la vanne d'isolation d'injection 42a, la vanne d'égalisation de pression 44a et la vanne d'isolation d'échappement d'azote gazeux 46a peuvent chacune être entraînées par une alimentation en énergie à partir de batteries correspondantes. Par conséquent, les soupapes 42a, 44a, 46a peuvent être entraînées indépendamment par des alimentations en énergie correspondantes. Dans une conception d'alimentation en énergie classique où la puissance est fournie seulement à partir d'une puissance sur le site et hors du site et de générateurs diesel d'urgences, la vanne d'isolation d'injection 42a du SIT 40 n'est pas actionnée au cours d'un accident de perte de réseau de la station, entraînant la panne de l'appoint du fluide caloporteur de coeur d'urgence 40a par le SIT 40. Cependant, selon un mode de réalisation, les soupapes peuvent être ouvertes et fermées même lors d'un accident où toute la puissance de réseau et sur le site est perdue, grâce à l'alimentation en électricité à partir de la batterie. Les différences entre un mode de réalisation et l'art classique au cours d'un accident de perte de réseau de la station vont être expliquées ci-dessous en référence aux graphiques fournis par les figures 11 à 13. La figure 11 est un graphique représentant une transition rapide du SIT 40 à partir de la condition de basse pression par la haute pression du pressuriseur 60 avec l'occurrence de l'accident de perte de réseau de la station. La figure 12 est un graphique représentant une comparaison d'un niveau d'eau d'appoint de l'espace annulaire (« downcomer » ou DC) du système du réacteur, lorsque la différence de pression entre les deux systèmes est égalisée, permettant ainsi au fluide caloporteur de coeur d'urgence du SIT 40 d'être introduit dans le système du réacteur dans une condition de haute pression qui maintient la vanne de sécurité du pressuriseur ouverte en étant entraînée par gravité à hauteur de charge par la différence de niveau d'eau entre les deux systèmes. La figure 13 est un graphique représentant une comparaison de température de gaine de combustible nucléaire d'un coeur du système du réacteur entre le cas durant lequel le SIT est mis en fonctionnement et le cas durant lequel le SIT n'est pas mis en fonctionnement au cours de l'accident de perte de réseau de la station.

En faisant référence aux figures 11 à 13, les courbes en bleu représentent la pression du SIT, le niveau d'eau de l'espace annulaire (« downcomer » ou DC), et la température de la gaine de combustible nucléaire au cours du fonctionnement du SIT, et les courbes en rouge représentent la pression du pressuriseur, le niveau d'eau de l'espace annulaire, et la température de la gaine de combustible nucléaire lorsque le fluide caloporteur de coeur d'urgence n'est pas injecté. Le niveau d'eau de l'espace annulaire diminue de façon constante selon la libération de la vapeur par l'intermédiaire de la vanne de sécurité du pressuriseur, et rapidement au sein d'une période d'approximativement 4000 à 6000 secondes.

Cependant, comme le fluide caloporteur de coeur d'urgence est injecté de façon constante par l'injection entraînée par gravité du SIT pendant une période allant jusqu'approximativement 28000 secondes, le réacteur peut être maintenu sous haute température et dans une condition stable même avec le SIT seul, sans nécessiter d'appoint séparé de fluide caloporteur de coeur d'urgence.

Si le SIT n'est pas mis en fonctionnement, la température de la gaine augmente rapidement au sein d'une période d'approximativement 4000 à 6000 secondes, mais, pendant la durée d'approximativement 28000 secondes jusqu'à l'instant auquel le fluide caloporteur de coeur d'urgence est injecté de façon constante par l'injection entraînée par gravité du SIT, le coeur peut être maintenu dans une condition stable sans subir d'augmentation considérable de la température. Comme cela est expliqué ci-dessus en référence à des modes de réalisation, comme le tuyau d'égalisation de pression 44 et la vanne d'égalisation de pression 44a, qui peut être sélectivement ouverte et fermée, sont fournis pour raccorder la partie supérieure du SIT 40 et la partie supérieure du pressuriseur 60 pour maintenir l'égalisation de pression entre le pressuriseur à haute pression 60 et le SIT à basse pression 40, le fluide caloporteur de coeur d'urgence 40a peut être rechargé dans le système du réacteur par injection entraînée par gravité même durant un accident à haute pression. Par conséquent, les modes de réalisation peuvent résoudre les limites techniques des exemples classiques dans lesquels le SIT à basse pression de PLR est incapable de charger le fluide caloporteur de coeur d'urgence dans le système du réacteur en raison d'une différence de pression défavorable au cours d'un accident durant lequel le système du réacteur est pressurisé.

En outre, comme le tuyau d'échappement d'azote gazeux 46 est fourni pour raccorder la partie supérieure du SIT 40 et le tuyau de vanne d'urgence 62 du pressuriseur 60, pour permettre à l'azote gazeux d'être sélectivement rejeté lorsque la vapeur à haute pression 60a du pressuriseur 60 est introduite dans le SIT 40, et fournir un haut débit de fluide caloporteur d'appoint au réacteur au cours d'un accident à basse pression, les problèmes du système classique tel que le système à CMT du modèle AP600 utilisant une injection entraînée par gravité en fonction d'une simple différence de niveau d'eau entre les systèmes, à savoir, un appoint inefficace du système de réacteur à basse pression, est résolu.

Par conséquent, le système à SIT à haute pression selon un mode de réalisation possède une fonction complexe qui associe la fonction du CMT, qui est efficace dans une condition de haute pression, et la fonction de SIT qui est efficace dans une condition de basse pression. À savoir, contrairement au système classique à CMT du modèle AP600 ou CP1300 qui possède des fonctions indépendantes d'appoint d'urgence du coeur de réacteur pour les fonctionnements à basse pression et à haute pression, respectivement, seulement un SIT peut permettre un appoint d'urgence du coeur de réacteur à la fois dans des conditions de haute pression et de basse pression. Par conséquent, une conception de système simplifiée et une minimisation simplifiée des accidents peuvent être obtenues, et en outre, la possibilité d'accidents au niveau du réacteur peut être réduite. En outre, le mode de réalisation utilise des vannes motorisées qui sont ouvertes et fermées par une puissance à batterie séparée au cours d'une perte de réseau de la station pour la vanne d'isolation d'injection 42a, la vanne d'égalisation de pression 44a et la vanne d'isolation d'échappement d'azote gazeux 46a, pour permettre à toutes les soupapes 42a, 44a, 46a ci-dessus de fonctionner même lors de l'accident lorsque la puissance de réseau et sur le site est perdue. Par conséquent, le mode de réalisation résout la limite de l'art classique dans lequel le SIT est incapable de charger le fluide caloporteur de coeur d'urgence dans le système du réacteur et les soupapes ne sont pas activées au cours d'un accident de perte de réseau de la station où toute la puissance hors du site et sur le site est perdue. Les exemples de modes de réalisation et avantages précédents sont simplement des exemples et ne doivent pas être interprétés comme limitant la présente invention. La présente invention peut être facilement appliquée à d'autres types d'appareils. De même, la description des exemples de modes de réalisation du concept de la présente invention est prévue pour être illustrative, et non pour limiter la portée des revendications, et l'homme du métier comprendra que de nombreuses autres possibilités, modifications, et variations sont réalisables.

Claims (4)

1. REVENDICATIONS1. Réservoir d'injection de sécurité à haute pression (HPSIT), comprenant : un réservoir d'injection de sécurité (SIT) (40) dans lequel un azote gazeux à basse pression est chargé et dans lequel un fluide caloporteur de coeur d'urgence (40a) est contenu, le réservoir d'injection de sécurité (SIT) (40) étant raccordé à une cuve de réacteur (20) par l'intermédiaire d'un tuyau d'injection de fluide caloporteur d'urgence (42) ; un pressuriseur (60) dans lequel une vapeur à haute pression (60a) est contenue, et sur lequel un tuyau de vanne d'urgence (62) est monté pour rejeter la vapeur à haute pression (60a) ; et un tuyau d'égalisation de pression (44) qui peut être ouvert et fermé sélectivement, et qui raccorde une partie supérieure du réservoir d'injection de sécurité (SIT) (40) et une partie supérieure du pressuriseur (60) pour égaliser la pression entre le pressuriseur (60) sous haute pression et le réservoir d'injection de sécurité (SIT) (40) sous basse pression, dans lequel le réservoir d'injection de sécurité (SIT) injecte le fluide caloporteur de coeur d'urgence (40a) dans la cuve de réacteur avec la pression d'azote gazeux chargé, dans une condition de basse pression, dans lequel le réservoir d'injection de sécurité (SIT) injecte le fluide caloporteur de coeur d'urgence (40a) dans la cuve de réacteur en utilisant la haute 20 pression s'écoulant du pressuriseur (60), dans une condition de haute pression.
2. 2. Réservoir d'injection de sécurité à haute pression (HPSIT) selon la revendication 1, dans lequel le tuyau d'égalisation de pression (44) est ouvert pour faire passer 25 le réservoir d'injection de sécurité (SIT) à la condition de haute pression au cours d'un accident qui pressurise un système de réacteur, pour que le fluide caloporteur de coeur d'urgence (40a) soit introduit dans la cuve de réacteur (20).
3. 3. Système à réservoir d'injection de sécurité à haute pression (HPSIT) selon 30 la revendication 2, comprenant un tuyau d'échappement d'azote gazeux (46) qui raccorde une partie supérieure du réservoir d'injection de sécurité (SIT) (40) et letuyau de vanne d'urgence (62), et qui est construit pour rejeter sélectivement l'azote gazeux lorsque la vapeur à haute pression (60a) du pressuriseur (60) est introduite dans le réservoir d'injection de sécurité (40).
4. 4. Système à réservoir d'injection de sécurité à haute pression (HPSIT) selon la revendication 3, comprenant une vanne d'isolation d'injection (42a) montée sur le tuyau d'injection de fluide caloporteur d'urgence (42), une vanne d'égalisation de pression (44a) montée sur le tuyau d'égalisation de pression (44), et une vanne d'isolation d'échappement d'azote gazeux (46a) montée sur le tuyau d'échappement d'azote gazeux (46), dans lequel des vannes motorisées sont utilisées pour la vanne d'isolation d'injection (42a), la vanne d'égalisation de pression (44a), et la vanne d'isolation d'échappement d'azote gazeux (46a) pour que la vanne d'isolation d'injection (42a), la vanne d'égalisation de pression (44a) et la vanne d'isolation d'échappement d'azote gazeux (46a) soient ouvertes et fermées par une puissance à batterie séparée au cours d'une perte de réseau de la station avec une perte de puissance hors du site et sur le site.