Le Mode T

Le Mode T est le mode de pilotage le plus avancé actuellement. Il a été développé pour les besoins des centrales EPR [Grossetête, 2007], [Grossetête, 2008] et [Grossetête, 2014] de Framatome.

Partie I – Introduction Générale

55 Conception d’un Système Avancé de Réacteur PWR Flexible par les Apports Conjoints de l’Ingénierie Système et de l’Automatique

Généralités

Comparativement aux autres modes de pilotages présentés précédemment, le mode T a pour objectif de contrôler automatiquement (i.e. sans action nécessaire de l’opérateur) tous les paramètres de contrôles, à savoir :

 La température moyenne.

 L’AO.

 Le Pmax5_{. Concrètement, ce critère de contrôle est traduit en une position de}

barre Pbank de référence. Le contrôle de Pmax consiste donc à contrôler la position de ce groupe autour de cette référence.

Les moyens de contrôle considérés sont :

 Les grappes de contrôle

 La dilution et la borication (à noter qu’elles s’opèrent de manière automatique).

Configuration des groupes de grappes

Un cœur d’EPR contient 36 grappes de contrôle (PA à PI) regroupés en 5 groupes P1 à P5. L’affectation des groupes PA à PI aux groupes P1 à P5 est modifiée régulièrement au cours du cycle afin d’homogénéiser l’épuisement dans le cœur [Grossetête, 2008].

Les groupes P1 à P5 sont ensuite regroupés en deux groupes à composition variable :

 Pbank. Attribué au contrôle de la température moyenne.

 Hbank. Attribué au contrôle de l’AO.

Comme montrés sur la Figure 8, les groupes P1 à P5 composent les groupes Pbank et Hbank de la manière suivante :

 A 100%PN, Pbank est composé de P1 et Hbank de P2 à P5. Pbank est légèrement plus inséré que Hbank.

 Lorsque la puissance diminue jusqu’à 85%PN, Pbank s’insère de manière à contrôler la température moyenne sur sa référence. La baisse de puissance engendre des variations d’AO contrôlées par Hbank.

5 _{Notons que le Pmax dans ce cas caractérise bien la puissance pouvant être atteinte par}

extraction des groupes de grappes, et non pas uniquement la puissance nominale comme c’est le cas pour le mode G.

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 La puissance continue de diminuer. Lorsque La distance entre P1 et P2 devient égale à l’écartement maximal entre deux groupes de grappes (une demi hauteur de cœur), P2 se désolidarise du groupe Hbank et passe dans le groupe Pbank. Il s’insère alors avec P1.

 Lorsque la puissance continue à diminuer, Pbank continue à s’insérer. Quand la distance maximale entre P2 et P3 est atteinte, P3 passe dans Pbank et s’insère, et ainsi de suite avec P4.

Figure 8 : Mouvement typique des groupes lors d'une variation de puissance. Figure tirée de [Grossetête, 2007]

Le Pmax

De façon similaire au mode G, le Pmax est traduit en position de référence du groupe Pbank de compenser le défaut de puissance. Le contrôle du Pmax revient donc à contrôler la position du groupe Pbank selon un profil d’insertion déterminé en fonction de la puissance du cœur et de la puissance à laquelle l’opérateur veut pouvoir retourner. Par exemple un Pmax de 100%PN signifie que la position du groupe Pbank permet de retourner à 100%PN uniquement par son extraction.

Le Pmax est rendu variable de manière à économiser des effluents (bore) lors du fonctionnement à basse puissance après une variation de charge [Grossetête, 2007].

Contrôle de la température moyenne

Comme dit précédemment, c’est le groupe Pbank qui est utilisé en boucle fermée pour le contrôle de la température moyenne de façon similaire aux modes A et G. Hbank : Contrôle de l’AO

P1P2 P3 P4 P5 Hbank _Hbank Hbank P1 P2 P3 P4 P5 _{P1 P2 P3 P4 P5} P1P2 P3 P4 P5 Hbank Pbank Ecartement max Pi/Pi+1 = ½ hauteur de coeur 30 % NP 100 % NP 85 % NP 50 % NP

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La température est contrôlée selon un programme de température présenté sur la Figure 9.

Le température est contrôlée dans une bande morte de ±0.5°C autour de cette référence.

Figure 9: Programme de température moyenne

Contrôle de l’AO

Le principe du contrôle de l’AO est présenté Figure 10. L’idée principalement est de contrôle l’AO par des variations de position de Hbank compensées par des variations de Pbank via la régulation de tempérante (discutée ci-dessus). On appelle ce principe les mouvements compensés.

Figure 10: Principe du contrôle de l'AO. Figure tirée de [Grossetête, 2007] 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 0 20 40 60 80 100 120 Tempér at ur e (° C) Puissance (%PN) Température moyenne de référence

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Le Contrôle du Pmax

Le principe du contrôle du Pmax est présenté Figure 11. L’idée est d’effectuer des borications (augmentation de la concentration en bore) ou dilutions (diminution de la concentration en bore) de manière à maintenir la position de Pbank dans une bande morte dépendant de la consigne de Pmax et de la puissance thermique du cœur. Les borications (resp. dilutions) provoquent des variations de température moyenne régulée par extraction (reps. Insertion) du groupe Pbank (cf. contrôle de la température moyenne).

Figure 11: Principe du contrôle du Pmax. Figure tirée de [Grossetête, 2007]

Particularité du pilotage quand les groupes sont dans le haut du cœur

Lorsque les groupes P1 à P5 sont dans le haut du cœur (cf. Figure 8), les variations de position de Pbank (composée uniquement de P1) ont un impact conséquent sur l’AO (contrairement au cas où les groupes sont dans la partie basse du cœur cf. Figure 10). La stratégie adoptée est similaire à celle des modes A et G.

L’idée est d’inverser l’attribution des régulations d’AO et de Pmax précédemment présentées (la boucle de régulation de température reste inchangée) aux actionneurs de la manière suivante :

 Le contrôle du Pmax se fait par mouvements compensés de Hbank induisant

des variations de températures régulées par des mouvements de Pbank.

 Le contrôle de l’AO se fait par borication ou dilution, induisant a fortiori des variations de température régulées par la position de Pbank induisant une modification d’AO appropriée.

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Pour de plus amples explications sur le fonctionnement du mode T nous invitons le lecteur à se référer aux articles suivants : [Grossetête, 2007], [Grossetête, 2008] et [Grossetête, 2014].

Position cumulée du groupe Pbank

On définit la position cumulée du groupe Pbank notée 𝑃𝑏𝑎𝑛𝑘 par la formule suivante : 𝑃_{𝑏𝑎𝑛𝑘} = min(𝑃₄, 214) + min(𝑃₃, 214) + min(𝑃₂, 214) + 𝑃₁

Où 𝑃₁, 𝑃₂ , 𝑃₃ et 𝑃₄ désignent respectivement les positions des groupes P1 à P4. La valeur 214 est choisie pour une position mi-cœur des groupes de grappes.