thermique non transformée en énergie électrique est évacuée à la source froide.
10 CIRCUIT VAPEUR ET TRANSFORMATION DE L’ENERGIE
CHAPITRE
DESCRIPTION GENERALE
sous chapitre 10.1
1. ROLE DU CIRCUIT SECONDAIRE
2. BASES DE CONCEPTION
2.1. CONCEPTION GENERALE DU CIRCUIT SECONDAIRE
Le circuit eau-vapeur secondaire est un circuit fermé.
La vapeur provenant du secondaire des 4 générateurs de vapeur entraîne une turbine accouplée à un alternateur triphasé, tournant à 1500 tr/min. L'énergie électrique, produite à la tension d’environ 27 kV, est élevée par des transformateurs à la tension de 400 kV pour être évacuée sur le réseau électrique.
La vapeur sortant des GV est admise dans le corps haute pression (HP) de la turbine où, après détente, elle est envoyée dans les sécheurs-surchauffeurs. La vapeur séchée et surchauffée est ensuite admise, le cas échéant soit, dans la partie moyenne pression (MP) puis dans la partie basse pression (BP), soit directement dans la partie de la turbine où elle termine sa détente jusqu'à la pression de condensation. La vapeur est condensée par contact avec le faisceau tubulaire du condenseur parcouru par l'eau de circulation, assurant ainsi l'évacuation de l'énergie non transformée en énergie électrique. Le circuit d'eau de refroidissement (CRF) est un circuit ouvert utilisant l'eau de mer.
L'eau condensée est ensuite réchauffée en passant au travers du poste d'eau Basse Pression (ABP) de la bâche dégazante (ADG) et du poste Haute Pression (AHP) pour finalement alimenter les quatre générateurs de vapeur. Le poste d'eau est composé de (cf. chapitre 10.4) :
• 3 motopompes d'extraction,
• 3 files de 2 réchauffeurs basse pression (ABP), suivi d'une file de 2 réchauffeurs basse pression,
• 1 bâche alimentaire dégazante (ADG),
• 4 motopompes alimentaires (APA),
• 1 pompe de démarrage (système élémentaire AAD),
• 2 files de 2 réchauffeurs haute pression AHP.
Les réchauffeurs BP et HP ainsi que la bâche ADG sont alimentés en énergie par soutirage de vapeur à la turbine.
Le dégazage de l'eau alimentaire est assuré successivement par le condenseur puis par la bâche alimentaire dégazante ADG.
Les incondensables (air et éventuellement gaz radioactifs en cas de fuites primaire – secondaire) extraits du condenseur par le circuit de
mise sous vide CVI, sont dirigés vers le circuit de ventilation du bâtiment des auxiliaires nucléaires (BAN), en amont des filtres, avant rejet à la cheminée.
Le circuit de contournement de la turbine (GCT), par envoi de la vapeur sortant des GV directement au condenseur, permet d’évacuer la vapeur produite par les générateurs de vapeur lorsque la turbine est indisponible ou suite à un déclenchement de celle-ci et également lors d’une baisse de charge rapide (îlotage par exemple).
Les motopompes alimentaires (APA) et les vannes réglantes d'alimentation en eau (ARE) assurent l'alimentation en eau et la régulation du niveau d’eau des GV.
Des vannes de contournement de vapeur à l'atmosphère VDA (cf.
chapitre 10.3), permettent d’évacuer la vapeur produite par les générateurs de vapeur lorsque le condenseur est indisponible.
Les appareils soumis à la réglementation sont protégés vis-à-vis des surpressions par des soupapes de sûreté, lorsque cela est nécessaire.
Les pertes d'eau du circuit secondaire sont collectées et acheminées gravitairement vers une fosse SEK située en partie basse de la salle des machines. La collecte et l'acheminement sont réalisés par différents entonnoirs, caniveaux et collecteurs. Des pompes extraient l'eau de la fosse SEK vers des bâches de site.
Le circuit secondaire est implanté dans la salle des machines, à l'exception des lignes eau et vapeur reliant les GV à la salle des machines, du poste de vannage ARE, des vannes d’arrêt vapeur (VVP), des soupapes de sûreté (VVP) et des vannes de décharge à l’atmosphère (VDA).
2.2. HYPOTHESES DE DIMENSIONNEMENT
L'ensemble du circuit secondaire est dimensionné pour une puissance thermique du cœur de 4500 MWth à laquelle il faut ajouter la puissance des motopompes primaires (+ 24 MWth).
Le GTA, connecté au réseau, participe aux réglages primaire et secondaire de fréquence.
L'îlotage ne provoque pas l'arrêt automatique du réacteur ni le déclenchement du groupe turboalternateur ; il ne sollicite pas les soupapes de sûreté des générateurs de vapeur (cf. chapitre 10.3).
Le circuit secondaire a pour rôle de convertir l'énergie thermique produite par la chaudière nucléaire en énergie électrique. L'énergie
3. ANALYSE PRELIMINAIRE DE SURETE
Le circuit secondaire, générateurs de vapeur exclus, n'a aucun rôle direct vis-à-vis de la sûreté, à l'exception des fonctions suivantes :
• VDA, évacuation vapeur à l'atmosphère,
• ARE, isolement de l'eau d’alimentation normale,
• VVP, isolement vapeur,
• Déclenchement turbine.
Le circuit secondaire a pour rôle :
a) L’évacuation de la puissance thermique :
• lorsque la tranche est couplée au réseau par le groupe turboalternateur,
• durant les transitoires normaux d’exploitation (démarrage, mise à l'arrêt, variations rapides de charge du groupe) par le contournement vapeur au condenseur,
• lors de certaines phases d'arrêts à chaud, par le contournement vapeur au condenseur ou les soupapes de décharge à l'atmosphère, et l'alimentation en eau à partir du poste d'eau.
Dans ces 3 cas le poste d’eau fournit en eau les générateurs de vapeur.
Lorsque les systèmes d’alimentation du poste d’eau (APA, AAD, ARE) ne sont pas disponibles, l’alimentation en eau des générateurs de vapeur est réalisée par le système de sauvegarde ASG. Durant la préparation de la phase de démarrage les GV sont remplis en eau par le système ASG.
Pendant les phases de démarrage et d’arrêt de tranche, le système AAD est utilisé.
b) Le confinement des substances radioactives
Le circuit secondaire ne constitue pas une barrière de confinement.
La protection de l’environnement en cas de fuite primaire / secondaire est assurée par :
• le circuit de purge des générateurs de vapeur (APG) qui est conçu pour extraire les produits solides radioactifs. Après traitement de décontamination, les purges sont renvoyées au condenseur ou, en cas d'indisponibilité du condenseur, au système KER,
• le circuit de mise sous vide (CVI) qui est conçu pour extraire du condenseur les incondensables pollués par les gaz radioactifs, qui
sont rejetés à l'atmosphère par la cheminée du BAN après contrôle et comptabilisation,
• la collecte des pertes d'eau du circuit (exhaures de la salle des machines) qui sont collectées par le système SEK et contrôlées avant rejet,
• le maintien d’une pression dans le circuit d'eau de circulation supérieure à la pression à l'intérieur du condenseur, ce qui évite toute fuite radioactive par cette voie.
Enfin, les risques d'agression de l’îlot nucléaire par la salle des machines sont pris en compte dès la conception ou font l'objet d'une évaluation spécifique :
• orientation de l'axe de la salle des machines (cf. chapitre 10.2.4),
• dispositions complémentaires concernant les machines tournantes (sécurité) et les protections diverses (incendie),
• application de la démarche séisme événement au risque induit par la salle des machines vis-à-vis du BAS-BL.
GROUPE TURBOALTERNATEUR
sous chapitre 10.2
1. ROLE DU GROUPE TURBOALTERNATEUR
Le groupe turboalternateur a pour rôle de transformer l’énergie thermique contenue dans la vapeur, sortant des générateurs de
vapeur, en énergie électrique. Cette fonction n’est pas importante pour la sûreté.
2. BASES DE CONCEPTION
Cf. chapitre 10.1.
3. DESCRIPTION
3.1. PRESENTATION GENERALE
Le groupe turboalternateur est constitué d’une turbine tournant à 1500 tr/min, accouplée à un alternateur triphasé.
La turbine comporte :
• soit un corps haute pression (HP) et trois corps basse pression (BP) à double flux,
• soit un corps haute moyenne pression (HMP) et trois corps basse pression double flux (BP).
L’alternateur est refroidi par de l’hydrogène sous pression et de l’eau.
La tension à ses bornes est d’environ 27 kV.
L’ensemble turbine se compose :
• de 4 lignes d’admission de vapeur vive comprenant chacune une vanne d’arrêt et une soupape de réglage séparées,
• d’un corps HP ou HMP,
• des admissions vapeur basse (ou moyenne) pression, comprenant chacune un clapet d’interception (isolement vapeur) et un clapet modérateur (réglage de débit vapeur),
• de 3 corps BP à double flux,
• de soutirages vapeur pour l’alimentation des réchauffeurs (BP et HP) et de la bâche alimentaire du poste d’eau,
• de 2 séparateurs surchauffeurs verticaux utilisés pour le séchage et le réchauffage au cours de la détente de la vapeur,
• d’un circuit d’étanchéité des sorties d’arbre des corps, alimentation en vapeur des labyrinthes (cf. chapitre 10.4),
• des paliers supportant la ligne d’arbre et une butée,
• d’un circuit de graissage commun avec l’alternateur,
• d’un système de soulèvement et de virage de la ligne d’arbre,
• d’un circuit de réglage du débit d’admission vapeur dans la turbine,
• d’un système de protection turbine vis-à-vis des risques internes (dont la survitesse et la surpression) et externes.
3.2. SOLLICITATIONS PRISES EN COMPTE DANS LE DIMENSIONNEMENT
La turbine peut fonctionner à la puissance nominale avec une pression au condenseur inférieure ou égale à une valeur seuil.
La durée de mise en vitesse de la turbine jusqu’au couplage et la vitesse de prise de charge après couplage dépendent de la durée d’arrêt précédant le démarrage.
En dehors des périodes de démarrage, les augmentations de charge sont limitées à :
• 0,1 PN instantanée, à partir d’une puissance initiale comprise entre 0,15 PN et 0,9 PN,
• 0,05 PN par minute, à partir d’une puissance initiale supérieure ou égale à 0,15 PN.
Ces deux types de prise de charge sont, s’il y a lieu, effectués consécutivement.
Le groupe turboalternateur est dimensionné (pendant sa durée de vie) pour des nombres limités de sollicitations suivantes :
• îlotage,
• court-circuit aux bornes de l’alternateur,
• couplage avec 120° d’écart de phase,
• survitesse à 1725 tr/min,
• survitesse à 1770 tr/min pendant 30 s,
• surpression à l’échappement BP, limitée par les membranes d’éclatement des corps BP.
3.3. (TURBINE – GRAISSAGE - SECHAGE- SURCHAUFFAGE)
Ces paragraphes seront renseignés lors du rapport de sûreté provisoire, le choix du constructeur n’étant pas encore fait.
Afin d’assurer la protection du circuit d’huile contre l’incendie, les dispositions suivantes sont prises :
• installation de la cuve à huile et des motopompes dans un secteur de feu avec siphon de vidange rapide vers un puisard situé à l’extérieur de la salle des machines en cas de fuites du circuit d’huile ; de plus, une protection incendie par eau pulvérisée est mise en service en cas de détection d’incendie,
• les tuyauteries de liaison entre la cuve à huile et les paliers du GTA sont dimensionnées avec une marge par rapport à la pression de fonctionnement,
• passage des tuyauteries de graissage dans une galerie étanche, ou passage des tuyauteries d’alimentation dans les tuyauteries retour (double enveloppe),
• utilisation de joints soudés ou bride à emboîtement,
• les moteurs peuvent fonctionner sous aspersion d’eau.
3.4. ALTERNATEUR
L’alternateur est dimensionné pour une puissance apparente de 1950 MVA avec un cosinus phi nominal de 0,9.
L’alternateur est réfrigéré :
• par de l’hydrogène sous pression à environ 4 bar, circulant à l’intérieur du rotor et du stator,
• par de l’eau déminéralisée circulant à l’intérieur des barres conductrices constituant le bobinage du stator.
Protections :
L’alternateur est protégé contre les défauts à la masse ou entre phases par des relais de protection homopolaires ou différentiels.
Ces protections isolent l’alternateur par ouverture du disjoncteur de couplage 400 kV, provoquant la désexcitation de la machine et le déclenchement de la turbine.
L’alternateur est également protégé contre les défauts externes. Les relais de protection isolent l’alternateur par ouverture du disjoncteur de ligne 400 kV, celui-ci débitant alors uniquement sur les auxiliaires.
3.5. PROTECTIONS DE LA TURBINE
La protection de la turbine est assurée contre les incidents pouvant mettre en cause sa tenue mécanique (les plus importants étant le manque de lubrification, la survitesse et la surpression) par un système de sécurité qui déclenche la turbine sur incident, et par des soupapes (ou membranes) qui limitent la pression de vapeur.
Les clapets de non-retour, en aval des soutirages sur lesquels ils sont nécessaires, sont assistés en fermeture.
Les organes d’admission ainsi que les clapets de non retour sur les soutirages peuvent être essayés tranche en marche pour vérifier leur bon fonctionnement, en fermeture (ou assistances fermeture pour les clapets de non retour).
CIRCUIT DE VAPEUR PRINCIPALE (PARTIE CLASSEE DE SURETE)
sous chapitre 10.3
0. EXIGENCES DE SURETE
Remarque générale
Le concept d'Exclusion de Rupture est mis en œuvre pour la ligne vapeur principale à l’extérieur et à l’intérieur de l’enceinte
(cf. chapitre 10.5). Par conséquent, les ruptures doublement débattues de ces tuyauteries sont exclues, elles ne font pas partie des bases de conception du VVP.
Les exigences de sûreté relatives à l'Exclusion de Rupture sont détaillées au chapitre 3.4.2.
0.1. FONCTIONS DE SURETE
0.1.1. Contrôle de la réactivité
Le VVP doit assurer le contrôle de la réactivité en isolant les tuyauteries vapeur afin de limiter le refroidissement du circuit
primaire en cas d’augmentation excessive du débit de vapeur (PCC-2). Par ailleurs, l'apport de réactivité consécutif à une brèche non isolable sur les lignes vapeur ne doit pas conduire à un endommagement du combustible (PCC-3 et 4).
0.1.2. Evacuation de la puissance résiduelle
• en fonctionnement normal, le VVP doit évacuer la puissance
4. ANALYSE PRELIMINAIRE DE SURETE
Risque d’émission de projectiles par la turbine
En application de la RFS 1.2.b (cf. chapitre 1.7), la conception mécanique de la turbine et les dispositions concernant le contrôle en exploitation ainsi que le résultat du calcul probabiliste associé, permettent de ne pas retenir le risque d’émission de projectiles.
Par ailleurs, des dispositions sont prises pour assurer la protection de la turbine grâce à des circuits redondants de détection de défaut et de déclenchement de la turbine, obtenu par manque de fluide moteur suite à la fermeture rapide des organes d’admission vapeur et des soutirages.
De même, des dispositions sont prises pour empêcher les détériorations de la ligne d’arbre et son blocage pouvant entraîner un projectile turbine :
• redondance des pompes de graissage : normal secours,
• diversification de la motorisation et de l’alimentation redondante des pompes : réseau secouru, continu sur batteries, etc.
• surdimensionnement des tuyauteries de graissage,
• détection redondante de la perte de pression d’huile,
• surveillance des niveaux d’huile "dans la caisse à huile".
Protection vis-à-vis de l’incendie
Le réservoir d’huile et les motopompes de graissage du groupe
turboalternateur sont placés dans un secteur de feu et équipés d’une protection incendie.
Par ailleurs, des dispositions sont prises pour éviter les fuites d’huile à proximité de la turbine par l’utilisation de tuyauteries à double enveloppe et passage en galeries étanches.
Protection vis-à-vis des risques d’explosion
Pour empêcher les risques d’explosion de l’hydrogène utilisé pour le refroidissement de l’alternateur, les dispositions suivantes sont prises :
• balayage au CO2de l’alternateur avant remplissage en hydrogène, afin d’éviter les mélanges explosifs air-hydrogène,
• contrôle de la pureté d’hydrogène dans l’alternateur,
• étanchéité le long de l’arbre de l’alternateur afin d’empêcher les fuites hors de la machine,
• surdimensionnement à la pression de l’alternateur.
Action de déclenchement du groupe turboalternateur vis-à-vis de l’arrêt d’urgence du réacteur
L’information secondaire indisponible (condenseur indisponible ou turbine déclenchée et disjoncteur de ligne ouvert) entraîne l’arrêt automatique du réacteur (AAR).
L’AAR entraîne le déclenchement du groupe turboalternateur.
résiduelle en transférant la vapeur au condenseur (s’il est disponible) ou à l’atmosphère, depuis l’arrêt à chaud jusqu’à la connexion du RIS/RRA ;
• en cas d’événements de PCC-2 à 4, le VVP doit évacuer la puissance résiduelle par décharge de la vapeur dans l’atmosphère et permettre d'atteindre l’état d’arrêt sûr (connexion du RIS/RRA) ;
• en cas de petite brèche primaire, de brèche intermédiaire ou de RTGV, le VVP doit refroidir le côté primaire jusqu’à atteindre la pression d’injection ISMP au moyen du VDA (refroidissement partiel) ;
• dans les cas de brèche secondaire, le circuit VVP doit limiter le refroidissement afin que la rupture fragile de la cuve ne soit pas atteinte ;
• en cas d’événements RRC, le VVP doit évacuer la puissance résiduelle par décharge de la vapeur dans le condenseur (s’il est disponible) ou à l’atmosphère et permettre d’atteindre l’état final.
0.1.3. Confinement des substances radioactives
Lors d’événements de PCC-2 à 4 et RRC, le VVP doit effectuer les fonctions suivantes :
• retenir l’activité du circuit primaire en cas de RTGV (PCC-3 et 4 et les études spécifiques de RTGV+RTV) par isolement du GV affecté côté vapeur,
• limiter la pressurisation de l'enceinte en cas de RTV intérieure enceinte (étude spécifique),
• en cas de brèche primaire dans l'enceinte, les tronçons VVP à l'intérieur du bâtiment réacteur doivent être considérés comme une extension de la troisième barrière de confinement,
• assurer la protection du générateur de vapeur contre les surpressions par décharge de la vapeur,
• retenir l’activité par isolement de la ligne vapeur principale en cas de fusion du cœur à basse pression avec des tubes GV endommagés (RRC-B).
0.2. CRITERES FONCTIONNELS
0.2.1. Contrôle de la réactivité
Les lignes vapeur jusqu'au point fixe en aval de la vanne d'isolement vérifient les critères d'exclusion de rupture (cf. chapitre 10.5). Une rupture de la ligne principale ainsi que des principaux piquages (à l'exception des 2 piquages extrudés de la ligne de bipasse de la vanne d'isolement vapeur) est donc exclue.
Malgré l’hypothèse d'Exclusion de Rupture, en cas de fuite ou de rupture de tuyauterie vapeur, la fermeture rapide des dispositifs d’isolement des lignes vapeur doit permettre d’isoler la ligne endommagée afin de limiter le refroidissement du circuit primaire de telle manière que les limites acceptables spécifiées pour le combustible soient respectées.
Ces dispositifs d’isolement doivent arrêter le flux de vapeur (même s’il est diphasique) qui peut s’écouler à travers eux, dans le sens d’écoulement normal ou inverse (en cas de rupture située en amont d’une vanne vapeur).
0.2.2. Evacuation de la puissance résiduelle
Pour évacuer la puissance résiduelle, le circuit de décharge à l’atmosphère (VDA) doit être conçu de telle manière que la température du combustible reste acceptable et que le circuit primaire principal (CPP) reste en dessous des conditions de dimensionnement.
L’évacuation de la puissance résiduelle doit se faire lors d’événements de PCC-2 à 4 même en cas de perte de l’alimentation électrique extérieure cumulée avec une défaillance unique (défaillance à l'ouverture d'un train VDA).
En cas de rupture de tuyauterie vapeur, la fermeture rapide des dispositifs d’isolement des lignes vapeur doit permettre d’isoler la ligne endommagée afin de limiter le refroidissement du circuit
primaire de telle manière que la rupture fragile de la cuve ne soit pas atteinte.
0.2.3. Confinement des substances radioactives
En cas de rupture de tuyauterie vapeur à l'intérieur de l'enceinte, la fermeture des dispositifs d’isolement des lignes vapeur doit permettre d’isoler la ligne endommagée. Cette fermeture doit être suffisamment rapide pour limiter la libération d’énergie de telle manière que les limites acceptables spécifiées pour les conditions de dimensionnement de l’enceinte (rupture à l’intérieur du bâtiment réacteur) soient respectées.
Les lignes vapeur à l'intérieur du bâtiment réacteur doivent rester intègres en cas de rupture de tuyauterie primaire. Elles participent dans ce cas à l'étanchéité de l'enceinte de confinement pour les brèches PCC-2 à 4, celles traitées dans le domaine RRC-A ou les études spécifiques.
Le VVP doit participer à la protection contre les surpressions du CSP (cf. chapitre 3.6.1.5).
0.3. EXIGENCES RELATIVES A LA CONCEPTION
0.3.1. Exigences issues du classement sûreté
0.3.1.1. Classements de sûreté
Le VVP doit être classé de sûreté, selon le classement présenté dans le chapitre 3.2.
0.3.1.2. Critère de défaillance unique (active et passive) Pour les composants assurant des fonctions F1, le critère de défaillance unique doit être pris comme hypothèse afin de garantir un niveau de redondance suffisant.
Le critère de défaillance unique s’applique donc au VVP, excepté pour la partie fermeture mécanique des vannes d’isolement vapeur principales en cas de RTGV (mais le critère s’applique aux vannes pilotes de ces vannes principales).
0.3.1.3. Alimentations secourues
L’alimentation électrique des composants, ayant des fonctions F1, doit être secourue afin que ces fonctions soient assurées même en cas de perte des alimentations électriques externes.
0.3.1.4. Qualification aux conditions de fonctionnement Les composants du système VVP assurant une fonction F1 ou F2 doivent être qualifiés pour rester opérationnels dans les conditions de fonctionnement normales et post-accidentelles (cf. chapitre 3.7).
0.3.1.5. Classements des équipements mécaniques, électriques et de contrôle commande
Classement mécanique
Le classement mécanique doit être :
• RCC-M1 pour les lignes vapeur (ligne principale et ligne de contournement) depuis le générateur de vapeur jusqu’au point fixe en aval des vannes d’isolement et y compris les soupapes de décharge et de sûreté.
• Les lignes de décharge en aval des soupapes de décharge et de sûreté sont classées selon les règles du chapitre 3.2.
Les équipements électriques et de contrôle-commande doivent être classés suivant les règles formulées dans le chapitre 3.2. La pompe à huile des vannes d'isolement vapeur n'étant pas F1, elle est non classée (NC).
0.3.1.6. Classement sismique
Les parties du VVP assurant des fonctions F1 doivent être classées sismique classe 1 et se trouver dans des bâtiments de catégorie 1.
L’intégrité, la capacité fonctionnelle et l’opérabilité en cas de séisme sont requises.
0.3.2. Exigences réglementaires
0.3.2.1. Réglementation
L'Arrêté ESPN s'applique aux lignes VVP.
0.3.2.2. Directives techniques
Les sections des directives techniques spécifiques au VVP sont les sections B2.3.1, B2.3.4 et B2.3.7 (cf. chapitre 3.1.2).
0.3.2.3. Règles fondamentales de sûreté L'application des RFS est présentée au chapitre 1.7.
0.3.3. Agressions internes/externes
0.3.3.1. Agressions internes
Les lignes VVP doivent être protégées contre les agressions internes, conformément aux éléments présentés dans le chapitre 3.4.
Le concept d'"Exclusion de Rupture" s’applique à la tuyauterie principale des lignes du VVP à l’intérieur de l’enceinte (entre la sortie du GV et le point fixe de la traversée enceinte) et à l’extérieur de l’enceinte (entre la traversée enceinte et le premier point fixe en aval de la vanne d’isolement vapeur), y compris les piquages des 3 lignes connectées les plus grosses, à savoir celui du VDA jusqu’à la vanne d'isolement et les deux piquages des soupapes de sûreté VVP.
Néanmoins, au titre de la défense en profondeur, la rupture des piquages implantés sur les lignes vapeur doit être analysée en tant que cas de chargement pour le calcul des tuyauteries vapeur.
0.3.3.2. Agressions externes
Les lignes VVP doivent être protégées contre les agressions externes, conformément aux éléments présentés dans le chapitre 3.3.
0.4. ESSAIS
0.4.1. Essais pré-opérationnels
Les essais préliminaires doivent permettre de s’assurer de la conception adéquate et des performances du circuit VVP.
0.4.2. Essais périodiques et inspection en service
Ce système doit être conçu pour permettre une inspection périodique des principaux composants, compte tenu en particulier des exigences liées à la démonstration d'Exclusion de Rupture (cf.
chapitre 10.5).
1. ROLE DU SYSTEME
Outre les fonctions de sûreté décrites dans le paragraphe 0, le VVP doit être conçu pour assurer, lors du fonctionnement en puissance, l’alimentation en vapeur de la turbine et des divers consommateurs de vapeur se trouvant dans la salle des machines.
En fonctionnement, le système doit donc remplir les fonctions suivantes :
• transférer la puissance des générateurs de vapeur à la turbine,
• dans certaines configurations de test, arrêt à chaud ou faible puissance, évacuer la puissance des générateurs de vapeur vers le condenseur lorsqu’il est disponible,
• protéger les générateurs de vapeur contre les surpressions.
2. BASES DE CONCEPTION
2.1. HYPOTHESES GENERALES POUR LA CONCEPTION DU SYSTEME
Les fonctions du système VVP sont les suivantes :
• alimenter en vapeur la turbine et tous les autres consommateurs de vapeur dans la salle des machines en fonctionnement normal,
• gérer les déséquilibres primaire/secondaire qui ne sont pas complètement gérés par le système de limitation via le circuit de contournement GCT, si disponible,
• évacuer la puissance résiduelle vers le GCT lors de l’arrêt à chaud,
• évacuer la puissance résiduelle vers le GCT lors du refroidissement pour rechargement,
• permettre les essais périodiques autant que possible sans gêner le fonctionnement de la centrale,
• isoler la ligne de réchauffage (vanne d’isolement en position de sécurité fermée) lors du fonctionnement en puissance, du refroidissement et après l’opération de réchauffage lors du démarrage,
• arrêter l’augmentation excessive du débit de vapeur du fait d’une ouverture intempestive du GCT,
• amener le primaire aux conditions RRA (côté secondaire : en dessous de 150°C / 5 bar) après incident,
• atténuer l’augmentation excessive du débit de vapeur à la suite
d’une ouverture intempestive d’une vanne de décharge ou d’une soupape de protection,
• refroidir le côté primaire et l’amener à une pression inférieure à 60 bar avec un gradient de 100 °C/h :
- lors d’une petite brèche au moyen du GCT (s’il est disponible), - lors d’une RTGV (1 tube) dans des conditions de perte des
alimentations électriques externes au moyen des vannes VDA.
• isoler le côté vapeur des GV en cas de petite RTV, petite rupture non isolable de tuyauterie ARE ou ASG,
• retenir l’activité par isolement du côté vapeur en cas de RTGV (1 tube),
• refroidir le circuit primaire avec un gradient de 100°C/h jusqu'à une pression GV de 60 bar1permettant l'injection ISMP :
- lors d’une brèche intermédiaire au moyen du GCT (s’il est disponible),
- lors d’une RTGV (2 tubes dans 1 GV) dans des conditions de perte des alimentations électriques externes au moyen des vannes VDA.
• maintenir la contrainte côté primaire et secondaire à une valeur inférieure à la limite RCC-M niveau C lors d’un ATWS,
• isoler le côté vapeur des GV en cas de superposition d’une RTV et d’une RTGV,
• refroidir le circuit primaire et l’amener en dessous de 15 bar, lors d’une petite brèche avec perte de l’ISMP, via le GCT (si disponible).
3. DESCRIPTION, CARACTERISTIQUES DES EQUIPEMENTS
3.1. HYPOTHESES LIEES AU SCHEMA FONCTIONNEL
Le VVP se compose de quatre trains identiques classés de sûreté.
Chaque train comporte :
• une vanne d’isolement vapeur avec actionneur oléopneumatique,
• deux soupapes de sûreté vapeur à ressort,
• la tuyauterie allant du limiteur de débit du générateur de vapeur à la sortie des compartiments VVP via les vannes précitées,
• les vannes classées de sûreté (motorisées) et la tuyauterie de la ligne de réchauffage,
• les vannes classées de sûreté du circuit de purge des condensats (cf. 10.3 FIG 1 Folio 1/3),
• une connexion avec le train VDA associé.
1 La valeur de 60 bar après refroidissement partiel est valable pour le VDA, si le refroidissement partiel est effectué via le GCT, il est arrêté à 55 bar.
La partie classée de sûreté est séparée strictement en quatre divisions, en particulier les lignes situées entre les traversées enceinte et les vannes d'isolement vapeur sont localisées dans des casemates qui assurent la séparation géographique entre lignes vapeur.
3.2. AUTRES HYPOTHESES DE CONCEPTION
Les autres critères de conception sont :
• la capacité de chaque soupape de protection doit être égale à 25 % de la production de vapeur à pleine charge à la pression de calcul ;
• la ligne de réchauffage doit être utilisée comme dispositif de secours pour la dépressurisation des générateurs de vapeur lorsqu’un générateur de vapeur est isolé, en particulier lors d’événements avec une boucle inactive, avec un train VDA indisponible et doit être conçue en conséquence ;
• la diversité entre le train VDA et les soupapes de protection doit être suffisante ;
• la conception et l’implantation des vannes VVP y compris leurs dispositifs de régulation et leurs systèmes support doivent être telles que les exigences relatives aux tests fonctionnels périodiques, à la maintenance préventive (possible uniquement sur les vannes pilotes lors du fonctionnement en puissance), à la réparation et à l’inspection soient respectées ;
• en ce qui concerne le fonctionnement en puissance, le circuit de vapeur principale doit être conçu selon le diagramme de charge des équipements, qui détermine le comportement de la centrale dans des conditions de charge ;
• la tuyauterie vapeur principale y compris ses vannes doit être conçue pour résister aux charges d’eau statiques nécessaires pour l’épreuve de pression ;
• la tuyauterie vapeur principale y compris ses vannes doit être conçue pour résister aux charges dynamiques résultant d’une suralimentation des GV avec de l’eau alimentaire sous-refroidie.
3.3. CARACTERISTIQUES DES FLUIDES
• PCC-1 :
- le fluide véhiculé par la ligne de vapeur principale est de la vapeur saturée,
- le débit massique du VVP par train à pleine puissance est de 639 kg/s.,
- la pression de la vapeur principale se conforme au diagramme de charge,
- l’humidité de la vapeur est < 0,25 %,
- la vitesse de la vapeur est de 40 - 50 m/s dans la ligne de vapeur principale.
• PCC-2 :
- le fluide véhiculé par la ligne vapeur principale est de la vapeur saturée.
• PCC-3 :
- le fluide véhiculé par la ligne vapeur principale est de la vapeur saturée ou un mélange vapeur/eau.
• PCC-4 :
- le fluide véhiculé par la ligne vapeur principale est de la vapeur saturée ou un mélange vapeur/eau.
• RRC-A :
- le fluide véhiculé par la ligne vapeur principale est de la vapeur saturée, un mélange vapeur/eau ou de l’eau.
• Agressions externes :
- le fluide véhiculé par la ligne vapeur principale est de la vapeur saturée ou un mélange vapeur/eau.
• Brèche 2A :
- le fluide contenu dans la ligne vapeur principale est de la vapeur saturée.
Note sur les états des fluides
• vapeur saturée en cas de fonctionnement normal ;
• le mélange vapeur eau résulte de la vaporisation de l’inventaire du générateur de vapeur lors de la rupture de la tuyauterie vapeur ;
• l’eau résulte d'une suralimentation du générateur de vapeur.
3.4. SCHEMA FONCTIONNEL
Le schéma fonctionnel du VVP (partie classée de sûreté) se compose de 4 trains identiques. Le train 1 est donné comme exemple en figure 10.3 FIG 1.
3.5. DESCRIPTION DES PRINCIPAUX COMPOSANTS
Vanne d'Isolement Vapeur (VIV)
La VIV est soudée sur une partie droite de la tuyauterie entre la pénétration de l’enceinte et un point fixe en aval. C’est un robinet- vanne oléopneumatique. La commande se fait grâce à quatre électrovannes pilotes qui fonctionnent selon le principe du circuit ouvert. Elles sont disposées par deux en série dans chacune des deux lignes de commande redondantes. Cette disposition sert à éviter qu’une défaillance d’une électrovanne pilote ne provoque une fermeture intempestive (deux pilotes en série) ou un défaut de fermeture (deux lignes de commande redondante) de la VIV.
Soupape de protection
Les deux soupapes de protection sont des robinets à soupape.
Chaque soupape de protection est soudée sur la partie de la ligne vapeur principale se trouvant entre la pénétration de l’enceinte et les vannes d’isolement vapeur (VIV).
Ligne de réchauffage
La ligne de réchauffage comporte une vanne d’isolement motorisée et une vanne de régulation motorisée.
Ligne de purge
Les lignes de purge sont installées en amont de la vanne d’isolement vapeur et sont équipées d’un pot de purge et de deux vannes commandées par un moteur électrique.
Fermeture de la VIV :
Ouvrir les pilotes par excitation
Réservoire d'huile
Azote Ouverture de la VIV :
Fermer les pilotes par désexcitation Activer la pompe à huile
Maintien en position ouverte : Pilotes fermés, désexcités Maintien en position fermée : Pilotes ouverts, excités
4.1. DESCRIPTION GENERALE DU SYSTEME
A l’extérieur de l’enceinte de confinement extérieure, la partie classée de sûreté du VVP se compose de quatre trains identiques strictement séparés spatialement. Chaque train se compose de (la position des vannes en fonctionnement normal est indiquée en italique) :
• une VIV avec un actionneur oléopneumatique (ouverte),
• deux soupapes de protection (fermées),
• une ligne de réchauffage avec une vanne de régulation motorisée (fermée)et une vanne d’isolement motorisée (fermée) en amont de la vanne de régulation,
• la tuyauterie associée comportant les lignes de purge et d’éventage à l’intérieur des limites du système.
La connexion VDA et les deux soupapes de protection sont disposées le long de la tuyauterie se trouvant entre la pénétration de l’enceinte et la VIV. Il a été prévu aussi peu de soudures facilement contrôlables que possible pour permettre la mise en œuvre du concept d'exclusion de rupture avec le moins de difficulté possible.
Les vannes VVP séparées par division se trouvent dans les compartiments des vannes de vapeur principale en haut de 2 bâtiments de sauvegarde.
4.2. ETAT NORMAL DU SYSTEME
L’état normal du système correspond au fonctionnement en puissance de la centrale. Les quatre trains du VVP sont en fonctionnement et amènent la vapeur générée dans les générateurs de vapeur vers la turbine. Le drainage collecté au point le plus bas du VVP est acheminé vers le circuit de purge.
4.3. REGIMES ETABLIS DU SYSTEME
4.3.1. PCC-1
Outre le fonctionnement normal, les régimes établis du VVP dans des conditions PCC-1 sont l’attente à chaud et à froid :
Attente à chaud via le GCT
Le réacteur est à l’arrêt et les quatre trains du VVP sont en fonctionnement et déchargent la vapeur générée dans les générateurs de vapeur vers le circuit de contournement GCT. Les drains collectés au point le plus bas du VVP sont acheminés vers le circuit de purge propre.
Attente à chaud via le VDA (si le condenseur n’est pas disponible) Le réacteur est à l’arrêt, les quatre trains du VVP sont en fonctionnement et déchargent la vapeur générée dans les générateurs de vapeur dans l’atmosphère. Les drains collectés au point le plus bas du VVP sont acheminés vers le circuit de purge propre.
Attente à froid
Le réacteur est à l’arrêt et le côté primaire est refroidi à une température inférieure à 65°C. La puissance résiduelle est évacuée par le RIS/RRA. Il est nécessaire que, au moins lorsque le circuit primaire principal est encore fermé ou peut l’être rapidement, deux générateurs de vapeur restent exploitables (c’est-à-dire remplis et prêts à décharger) pour faire face à une éventuelle perte du RRA.
4.3.2. PCC-2 à 4
Le régime établi du VVP à la suite d’événements PCC-2 à 4 est l’attente à chaud (après un arrêt automatique du réacteur et de la turbine, la perte du condenseur ou une perte des alimentations électriques externes, par exemple). En cas de petite brèche (PCC-3), le régime établi du VVP correspond à la pression de la vapeur
principale après refroidissement partiel. On considère que seuls les systèmes classés de sûreté sont disponibles et donc que la vapeur est évacuée par le VDA (bien qu’elle puisse également être évacuée dans le GCT en réalité, si le condenseur est disponible). De ce fait, tout ce qui a été décrit dans le chapitre 10.3.4.3.1 "attente à chaud via le VDA" reste valable.
4.3.3. RRC-A et RRC-B
Le régime établi du VVP dans des conditions RRC-A est l’attente à chaud après arrêt automatique du réacteur / de la turbine. Une perte des alimentations électriques a pu se produire ou pas. Tous les systèmes exploitables sont considérés comme étant disponibles et donc la vapeur est évacuée par le GCT (si disponible) ou par le VDA.
De ce fait, tout ce qui a été décrit dans le chapitre 10.3.4.3.1
"attente à chaud via le GCT" ou "attente à chaud via le VDA" reste valable.
4.4. ETATS TRANSITOIRES DU SYSTEME
4.4.1. PCC-1
Les états transitoires du VVP dans des conditions PCC-1 sont l’opération de démarrage et d’arrêt (traitée dans le chapitre 10.3.1.4.5) et le fonctionnement en prolongation de cycle. Pour ce dernier, la fonction principale du VVP est l’adaptation de la protection contre les surpressions à l’état correspondant de la centrale en diminuant le point de consigne des VDA.
4.4.2. PCC-2 à 4
Les états transitoires du VVP résultent des événements PCC-2 à 4 suivants :
Augmentation excessive du débit de vapeur du fait d’une ouverture intempestive du GCT,
Dans ce cas les soupapes de régulation du GCT et les vannes d’arrêt en série du GCT sont fermées par les dispositifs de protection redondants. Si cette mesure échoue, les signaux RPR (chute de pression vapeur importante ou pression vapeur faible) sont activés ce qui ferme les vannes d’isolement vapeur.
RTV / RTE :
A la suite de la rupture d’une tuyauterie vapeur (malgré l'application du concept d'Exclusion de Rupture) ou de la rupture d’une tuyauterie d’eau alimentaire, le réacteur est arrêté et les vannes d’isolement vapeur sont fermées par les signaux RPR chute de pression vapeur importante ou pression vapeur faible.
Si la rupture de la tuyauterie vapeur se produit en aval des vannes d’isolement vapeur, elle est isolée après la fermeture automatique des vannes d’isolement vapeur.
Une rupture d’une tuyauterie d’eau alimentaire se produit nécessairement à l’intérieur de l'enceinte. Malgré le concept d'Exclusion de Rupture, une rupture de la tuyauterie vapeur en amont des vannes d’isolement vapeur est également postulée dans l'enceinte. Après fermeture automatique de toutes les vannes d’isolement vapeur, les trois générateurs de vapeur non affectés sont isolés de la rupture. Ensuite, le côté eau alimentaire du générateur de vapeur affecté est isolé pour arrêter la production de vapeur à l’intérieur de l’enceinte.
Petites brèches et certaines brèches intermédiaires primaires L’événement est détecté par le RPR via le signal IS qui déclenche et régule automatiquement le refroidissement partiel du côté secondaire avec un gradient de 100 C/h jusqu’à l’obtention d’une pression vapeur de 60 bar. Le refroidissement est assuré par le GCT ou par le VDA si le GCT est indisponible (à la suite d’une perte des alimentations électriques externes par exemple). Après avoir atteint une pression secondaire de 60 bar, le refroidissement est arrêté automatiquement et la pression est maintenue à cette valeur. Lors de
4. PHENOMENES PHYSIQUES DETERMINANT LES CONDITIONS
DE FONCTIONNEMENT
la phase manuelle de cet événement, le refroidissement est poursuivi jusqu’à ce que le RRA puisse prendre en charge la fonction d’évacuation de la puissance résiduelle (cf. ci-dessous).
Des accidents par perte de réfrigérant primaire avec des ruptures plus importantes n’ont pas besoin du secondaire pour atténuer l’événement. Le refroidissement est démarré mais n’a aucune influence sur le déroulement de l’événement.
RTGV
Lors d’une RTGV, les fonctions que doit assurer le VVP sont :
• isolement du GV affecté pour retenir l’activité (y compris la fermeture des vannes pilotes des vannes d’isolement du VDA du GV affecté, fermeture des lignes de condensats, vérification de la fermeture des lignes de réchauffage) ;
• refroidissement du primaire jusqu’à l'obtention d’une pression inférieure à la pression d’ouverture des soupapes de protection non isolables en cas d’une perte des alimentations électriques externes ultérieure. Cette mesure permet également de compenser la fuite à l’aide de l’ISMP.
Note : Au cas où un retour à l’arrêt à froid serait nécessaire avant la fin de la perte des alimentations électriques externes avec une défaillance unique du VDA du GV affecté, la dilution par retour de fluide peut être évitée par une dépressurisation contrôlée du côté secondaire via la ligne de contournement VIV du GV affecté.
Si une vanne réglante VDA reste bloquée en position ouverte lors d’une RTGV, le VDA peut être isolé en fermant la vanne d'isolement du VDA.
Refroidissement jusqu’à l’obtention des conditions de connexion du RIS/RRA
Après avoir atteint l’état contrôlé d’un événement PCC-2 à 4, le VVP doit faire baisser la température du côté primaire en dessous de 180°C / 30 bars pour permettre l’évacuation à long terme de la puissance résiduelle grâce au RIS/RRA. Le refroidissement est assuré par le GCT ou par le VDA si le GCT est indisponible (à la suite d’une perte des alimentations électriques externes, par exemple).
4.4.3. RRC-A et RRC-B
Les transitoires RRC-A s’appliquant au VVP sont :
• ATWS, RTV + RTGV (1 tube), RTGV multiple, petite brèche + perte de l’ISMP, perte totale des alimentations électriques, perte de la source froide.
ATWS
Le déroulement de ces séquences dépend fortement du transitoire initiateur qui provoque la demande d'arrêt automatique du réacteur.
En ce qui concerne la surpression du côté secondaire, le transitoire initiateur de conception est la "fermeture intempestive de toutes les vannes d’isolement vapeur". En ce qui concerne la surpression du côté primaire, le transitoire initiateur de conception est la "perte de l’eau alimentaire normale".
Lors d’un ATWT aucune défaillance unique ne doit être envisagée, c’est-à-dire que tous les VDA et toutes les soupapes de protection fonctionnent ensemble pour limiter les contraintes côté primaire et secondaire à des valeurs inférieures à RCC-M niveau C. En outre, s’il est disponible au cours du transitoire, le GCT participera à la protection contre la surpression.
L’état du fluide change considérablement en fonction des différents transitoires pour lesquels l’ATWT doit être envisagé, mais reste dans les limites théoriques.
RTV + RTGV (1 tube)
Cet événement est atténué grâce à la fermeture des vannes d’isolement vapeur pour arrêter les rejets d’activité dans l’atmosphère via la brèche.
Le concept d'Exclusion de Rupture est mis en œuvre entre l’enceinte et le point fixe en aval des vannes d’isolement vapeur pour éviter toute rupture de tuyauterie entre les deux. De cette manière la rupture se produit soit à l’intérieur de l’enceinte et la fermeture de toutes les vannes d’isolement vapeur retient l’activité à l’intérieur soit à l’extérieur de l’enceinte où la fermeture de toutes les vannes d’isolement vapeur arrête la décharge de vapeur (et d’activité) comme dans le cas d’une RTV PCC-3 ou 4. Les vannes d’isolement vapeur sont fermées
automatiquement par les signaux RPR chute de pression vapeur importante ou pression vapeur faible.
Si la RTV est en aval des vannes d’isolement vapeur, elle est isolée grâce à la fermeture des vannes d’isolement vapeur. Ensuite la mitigation normale RTGV (cf. 10.3.4.4.2 "RTGV") fera face au déroulement ultérieur de l’événement, c’est-à-dire que le rejet d’activité via les organes de décharge du générateur de vapeur affecté sera stoppé ou évité.
Si la RTV se produit en amont des vannes d’isolement vapeur, c’est- à-dire à l’intérieur de l’enceinte, les trois générateurs de vapeur non affectés sont isolés de la rupture après fermeture automatique des vannes d’isolement vapeur. La production de vapeur à l’intérieur de l’enceinte due à la RTGV doit être arrêtée après isolement du côté eau alimentaire du générateur de vapeur affecté en refroidissant le circuit primaire pour l’amener aux conditions ambiantes.
RTGV multiple
La mitigation d’une RTGV est décrite dans le chapitre 10.3.4.4.2
"RTGV".
Petite brèche + perte de l’ISMP
La mitigation des impacts du transitoire commence comme indiqué dans le chapitre 10.3.4.4.2 "Petite brèche". Toutefois, après détection de l’indisponibilité de l’ISMP, un refroidissement suffisamment rapide pour atteindre la pression d’injection accumulateur/ISBP est lancé manuellement.
Perte totale des alimentations électriques
Chacun des deux générateurs diesel d'ultime secours alimente le VDA dans sa division (ainsi que la pompe ASG dédiée). Ces deux trains VDA maintiennent la centrale en attente à chaud (cf. chapitre 10.3.4.3.1) à long terme. Les quatre trains VDA étant alimentés par batterie, on peut également tenir compte de l’inventaire en eau des générateurs de vapeur dans les deux trains qui ne sont pas alimentés par les générateurs diesel d'ultime secours.
Perte de la source froide
Lors d’une perte de la source froide les quatre trains VDA maintiennent la centrale en attente à chaud (cf. chapitre 10.3.4.3.1).
RRC-B
En situation de fusion du cœur à basse pression, la fonction du système VVP est de confiner l'activité par fermeture des vannes d'isolement vapeur (action manuelle).
4.5. DEMARRAGE ET ARRET NORMAUX DU SYSTEME
Démarrage
Le démarrage du VVP consiste en une procédure de réchauffage de la tuyauterie vapeur et des composants. Elle peut être lancée lorsque la bâche alimentaire est prête à fonctionner, le VVP vidangé et la pression des GV > 5 bar. Les vannes d’isolement vapeur sont fermées. Pour le réchauffage, la vanne d’isolement de la ligne de réchauffage est complètement ouverte. Le gradient de réchauffage est réglé manuellement par la vanne de régulation de la ligne de réchauffage afin de ne pas dépasser 10°C/min. Lorsque tout le côté secondaire est à 150°C / 5 bar, les vannes d’isolement vapeur sont ouvertes et la ligne de réchauffage est fermée. La procédure de réchauffage ultérieure s’effectue via la ligne vapeur.
Les vannes d’isolement vapeur sont ouvertes avant le réchauffage pour permettre le réchauffage en parallèle du côté primaire et du côté secondaire. Dans ce mode, le gradient de réchauffage via les pompes primaires ne peut pas dépasser le gradient maximal autorisé pour le réchauffage des lignes vapeur.
Lors du démarrage, le circuit de purge secondaire doit éliminer la plus grande quantité de condensats, si l’on compare avec les autres états de fonctionnement de la centrale.
Arrêt
Pour arrêter la centrale, le VVP assure automatiquement le refroidissement via le GCT. Le RRA intervient lorsque le côté primaire est à 120°C / 30 bar alors que le GCT continue de fonctionner. A 80°C, le GCT est presque inefficace et, de ce fait, le RRA évacue tout seul la puissance résiduelle et les vannes d’isolement vapeur sont fermées.
5.1. CONCEPTION GENERALE
La partie classée de sûreté du VVP se compose de quatre trains indépendants. Dans chaque train les composants suivants sont alimentés électriquement, commandés et supervisés par les appareils de CC :
• les électrovannes pilotes des vannes d’isolement vapeur (quatre unités par soupape principale, chacune alimentée en courant continu par une division électrique différente),
• la pompe à huile de la vanne d’isolement vapeur (alimentée par une alimentation normale de la même division électrique que la division mécanique de la vanne d’isolement vapeur),
• les moteurs de la vanne d’isolement et de la vanne de régulation de la ligne de réchauffage. (La vanne d’isolement est alimentée par l’alimentation de secours de la même division électrique que sa division mécanique, la vanne de régulation est alimentée par l’alimentation de secours de la division électrique voisine),
• les moteurs des vannes d’isolement de la ligne de purge. (Une vanne est alimentée par l’alimentation de secours de la même division électrique que sa division mécanique, l’autre est alimentée par l’alimentation de secours de la division électrique voisine).
La partie classée de sûreté du VVP est commandée par les appareils de CC classés de sûreté des quatre trains et également par le contrôle-commande conventionnel. Pour chaque actionneur mentionné précédemment, la division CC classée de sûreté (délivrant le signal de commande) et la division électrique (délivrant l’alimentation électrique) sont dédiées au même train.
5.1.1. Fonctionnement
Lors du fonctionnement en puissance, les appareils de CC maintiennent le système dans l’état suivant :
• la vanne d’isolement vapeur est maintenue ouverte par la pression d’huile de la chambre de piston inférieure. Les pilotes sont donc maintenus fermés et désexcités. Si la pression d’huile diminue, la pompe à huile est activée automatiquement,
• la ligne de réchauffage est fermée et ses deux vannes motorisées sont maintenues fermées,
• la ligne de purge est ouverte et ses deux vannes d’isolement motorisées sont maintenues ouvertes.
Lors de situations PCC et RRC-A l’opérateur peut modifier les états du système en modifiant manuellement la position de chaque vanne en fonction des conditions de fonctionnement de la centrale.
5.1.2. Automatisme
Etant donné les différentes fonctions de chaque vanne du VVP, les automatismes de commande doivent être présentés séparément pour chaque vanne/train. Le terme commande automatique signifie actions déclenchées et commandées automatiquement.
La commande automatique des vannes d’isolement vapeur par des appareils de CC classés de sûreté ne se fait que lors d’événements de PCC-2 à 4. Les signaux correspondants pour la fermeture des vannes d’isolement vapeur sont :
• chute de pression de la vapeur (RTV ou RTE),
• basse pression vapeur (RTV ou RTE),
• haut niveau GV (RTGV).
5.2. COMMANDES ACCESSIBLES A L’OPERATEUR
• Commande des vannes d’isolement vapeur : toutes les soupapes pilotes peuvent être activées individuellement (pour la commande des vannes d’isolement vapeur ou pour procéder à des tests) depuis la Salle de Commande (SDC). Depuis le MCS (Moyen de Conduite de Secours), les vannes principales peuvent être fermées par activation combinée des pilotes correspondants.
• Commande des vannes de la ligne de réchauffage : La vanne d’isolement et la soupape de régulation de chaque ligne peuvent être commandées individuellement depuis la Salle de Commande et le MCS.
• Commande des vannes de la ligne de purge : Les deux vannes d’isolement de chaque ligne peuvent être commandées individuellement depuis la Salle de Commande et le MCS.
5.3. INFORMATIONS ACCESSIBLES A L’OPERATEUR
• Informations sur les vannes d’isolement vapeur : sont indiquées dans la Salle de Commande :
- la position de toutes les vannes pilotes, - la position des vannes principales, - la pression de l’huile hydraulique, - l’état de la pompe à huile, - la pression d’azote.
• Informations sur les soupapes de protection : sont indiquées dans la Salle de Commande :
- position des soupapes de protection (ouvertes/fermées).
• Informations sur les vannes de la ligne de réchauffage : sont indiquées dans la Salle de Commande :
- position des vannes d’isolement et des soupapes de régulation de chaque train.
• Informations sur les vannes de la ligne de purge : sont indiquées dans la Salle de Commande :
- position des deux vannes d’isolement.
• Informations sur les propriétés de la vapeur : sont indiquées dans la Salle de Commande pour chaque train :
- la pression de la vapeur, - la température de la vapeur, - l’activité de la vapeur.
• Informations sur les propriétés des fluides des autres circuits : sont indiquées dans la Salle de Commande :
- la pression des lignes de décharge des soupapes de protection, - niveau des tubes d’équilibrage de purge.
Les informations, dont l’opérateur a besoin pour atteindre les conditions d’arrêt et maintenir la centrale dans ces conditions d’arrêt, sont fournies en plus par le MCS.
5. CONTROLE COMMANDE
6. ANALYSE DE SURETE
6.1. CONFORMITE A LA REGLEMENTATION
Le système est conforme à la réglementation en vigueur (cf. chapitre 1.7).
6.2. CONCEPT DE DEFAILLANCE UNIQUE
La partie classée de sûreté du VVP est classée F1A (cf. chapitre 10.3.6.4.1). Elle est conçue pour faire face aux événements de PCC-2 à 4. De ce fait, la défaillance unique doit être prise en compte.
A l’extérieur de l’enceinte, la partie classée de sûreté du VVP se compose de quatre trains identiques mais strictement distincts car chaque train est assigné à un générateur de vapeur (aucune maintenance préventive sur les vannes principales n’est prévue lors du fonctionnement en puissance). Ceci permet au système de faire face à la perte d’un train due à une défaillance unique se rapportant à une fonction spécifique, même si un train est perdu à cause d’un événement initiateur.
A l’intérieur de l’enceinte aucun composant actif n’est utilisé.
6.2.1. Conséquences des défaillances uniques à l'intérieur du système
Une explication détaillée à propos des conséquences d’une défaillance unique d’un composant est donnée dans le tableau 10.3 TAB 1.
6.2.2. Conséquences des défaillances uniques à l'extérieur du système
a) Défaillance des sources électriques
Les équipements électriques nécessaires pour actionner les composants assurant une fonction de sûreté F1 sont classés EE1.
Ils doivent être capables de fonctionner en cas de panne électrique totale (circuit principal et circuits auxiliaires). Ils doivent être secourus par des générateurs diesel et des batteries de secours avec une capacité de deux heures.
Les fonctions suivantes sont assurées lors de situations d’incident ou d’accident (PCC), en cas de perte des deux circuits et d’arrêt des deux ensembles générateurs diesel (défaillance unique + maintenance préventive).
• fermeture des vannes d’isolement vapeur,
• isolement des lignes de conditionnement et de décharge.
Cela exige un secours électrique par batteries.
Les mesures suivantes sont prises pour faire face aux pannes électriques (une ou plusieurs divisions) :
• la vanne d’isolement vapeur (huile) est commandée par 4 vannes alimentées par des divisions électriques différentes, en tenant compte des couplages de divisions pour maintenance ;
• la division d’alimentation électrique de la pompe à huile de la vanne d’isolement vapeur correspond à la division mécanique de la vanne d’isolement vapeur (c’est-à-dire, division électrique 1 pour la vanne d’isolement vapeur associée au GV1) ;
• sur la ligne de conditionnement, les vannes de régulation et d’isolement sont alimentées par des divisions différentes, la vanne d’isolement étant alimentée par la même division électrique que sa division mécanique ;
• de même, sur la ligne de décharge, les deux vannes d’isolement sont alimentées par des divisions électriques différentes.
La vanne d’isolement vapeur fonctionne comme suit en cas de panne d’alimentation électrique :
• En cas de défaillance de la pompe à huile :
- si la vanne d’isolement vapeur est ouverte, elle reste ouverte pendant au moins 8 heures pour ne pas pénaliser la disponibilité de la centrale (la pression d’huile n’est pas relâchée grâce aux clapets anti-retour),
- si la VIV est fermée, la pompe à huile est arrêtée et la vanne reste donc fermée.
• En cas de perte d’alimentation électrique des vannes de commande : la VIV est fermée en cas de perte des deux vannes de commande connectées en série.
Enfin, si la Salle de Commande n’est pas disponible, l’opérateur peut faire fonctionner et surveiller toutes les vannes et soupapes à partir du MCS.
b) Défaillance du contrôle-commande
Les équipements de contrôle-commande nécessaires pour actionner les composants assurant une fonction de sûreté F1 sont classés E1A.
Dans des conditions de PCC-2 à 4, le CC doit être conçu de telle manière qu’une défaillance unique du CC n’ait pas plus de conséquences sur le circuit de vapeur qu’une défaillance unique sur un composant VVP.
c) Défaillance des circuits d’alimentation en fluide moteur pour le fonctionnement des vannes (autres que les équipements de contrôle-commande). Les bouteilles d’azote et l’huile sont toujours disponibles pour réalimenter le circuit de régulation des vannes d’isolement vapeur en cas de fuite.
d) Défaillance du GCT
En cas d’ouverture intempestive du circuit de contournement au condenseur, le débit de vapeur augmentera de manière excessive. Le retour à la normale est obtenu grâce à la fermeture automatique du circuit de contournement au condenseur ou de la ligne de décharge dans l’atmosphère. Si cette fermeture échoue, la vanne d’isolement vapeur se ferme automatiquement si une chute brusque de la pression de vapeur se produit ou si la pression de vapeur est faible.
6.3. PROTECTION CONTRE LES AGRESSIONS
6.3.1. Protection contre les agressions externes
Chute d’avion
Deux stations VVP sont installées en haut d’un bâtiment de sauvegarde et deux en haut d’un autre bâtiment de sauvegarde. Les stations VVP sont conçues pour résister aux vibrations provoquées par la chute d’un avion ; de ce fait, les deux stations VVP qui ne sont pas directement affectées par un éventuel choc direct d’un avion, peuvent assurer l’évacuation de la puissance résiduelle après l’agression.
Séisme
Le système étant classé F1A (cf. paragraphe 6.4.1), la partie classée de sûreté du VVP est conçue pour résister au séisme de dimensionnement. De plus, les vannes d’isolement vapeur sont conçues de manière à fonctionner pendant l’événement pour isoler les ruptures éventuelles de la partie conventionnelle de la centrale.
Explosion
Les compartiments des stations VVP étant conçus pour résister à l’onde de choc d’une explosion, toute la partie classée de sûreté du VVP est protégée contre cette agression.
6.3.2. Protection contre les agressions internes
Incendie, projectiles
A l’extérieur de l’enceinte dans les compartiments VVP, la partie classée de sûreté du VVP se compose de quatre trains identiques mais strictement séparés physiquement. De ce fait, une station au maximum est affectée par les agressions précitées.
A l’intérieur de l’enceinte il n’y a aucune séparation stricte. Toutefois, les mesures concernant l’implantation (mise en compartiments, peau métallique de protection de l'enceinte) garantissent l’intégrité de la tuyauterie vapeur en cas d’agressions telles que celles mentionnées précédemment.
Explosions internes, chute de charge
Toute explosion interne à l’intérieur de bâtiments classés de sûreté est exclue. La chute d’une charge est exclue du fait de la conception des appareils de manutention.
Rupture de la tuyauterie d’autres circuits
A l’extérieur de l’enceinte dans les compartiments VVP, la partie classée de sûreté du VVP se compose de quatre trains identiques mais strictement séparés physiquement. Le concept d'Exclusion de Rupture est appliqué au train VVP et à la tuyauterie allant du GV jusqu’au point fixe en aval de la vanne d’isolement vapeur. De ce fait, seule une rupture de la ligne de contournement de la vanne d’isolement vapeur, au niveau de ses piquages sur la ligne vapeur principale, doit être prise en compte. La conception garantit que la station VVP reste exploitable malgré le fouettement, les efforts de réaction et les impacts du jet dans le cas de ruptures de ce type.
A l’intérieur de l’enceinte il n’y a aucune séparation stricte, du fait de l’hypothèse d’exclusion de rupture. Dans le cas où une RTV à l’intérieur de l’enceinte surviendrait quand même, en dépit de l’hypothèse d’exclusion de rupture, le tracé des lignes vapeur est tel que les plans de fouettement d’une tuyauterie rompue n’interfèrent pas avec les autres lignes non affectées.
La partie classée de sûreté du VVP est conçue pour faire face aux ondes de compression résultant des ruptures de tuyauterie vapeur.
Conditions ambiantes
Les vannes VVP résistent aux conditions ambiantes les plus extrêmes émanant d’une rupture d’une ligne de purge à l’intérieur du compartiment VVP.
Inondation externe
Les stations VVP sont placées en haut de 2 bâtiments de sauvegarde alors que le reste de la tuyauterie vapeur classée de sûreté se trouve à l’intérieur de l’enceinte. De ce fait, la partie classée de sûreté du VVP est protégée contre les inondations externes.
Inondation interne
Il n’existe aucune tuyauterie véhiculant des liquides au-dessus ou à l’intérieur des compartiments VVP. Les compartiments des vannes d’eau alimentaire étant séparés des compartiments des vannes vapeur, il n’y a aucun risque d’inondation interne des stations VVP.
6.4. CLASSEMENT
6.4.1. Classement sûreté
Classement fonctionnel
Le VVP est requis pour amener le réacteur en état contrôlé.
Le refroidissement du circuit primaire par décharge de vapeur dans l’atmosphère dans le cas d’une petite rupture du circuit primaire ou d’une rupture d’un tube de générateur de vapeur est classé F1A.
L’isolement du générateur de vapeur du côté vapeur en cas d’accident avec augmentation excessive du débit de vapeur est classé F1A.
La protection contre la surpression du générateur de vapeur par décharge de vapeur dans l’atmosphère est classée F1A.
L’évacuation de la puissance résiduelle par décharge de vapeur dans l’atmosphère est classée F1A.
La rétention de l’activité en cas de rupture d’un tube de générateur de vapeur dans le dispositif d’isolement côté vapeur (y compris les vannes d’isolement des lignes de purge et de conditionnement) est classée F1A.
Le refroidissement nécessaire pour atteindre les conditions RRA par décharge de vapeur dans l’atmosphère ou dans le condenseur et maintien du système dans ces conditions en cas d’indisponibilité du RRA est classé F1B.
La dernière fonction est en fait réalisée par des équipements et tuyauteries participant à des fonctions classées F1A. Il en résulte que tout le système est classé F1A.
6.4.2. Classement des équipements
Les différents équipements du VVP sont classées selon le classement du chapitre 3.2.
6.4.3. Classement sismique
La partie classée de sûreté du VVP est conçue pour conserver son intégrité après un séisme de dimensionnement. En outre, la vanne isolement vapeur est conçue pour conserver son opérabilité lors d’un séisme de dimensionnement. Les composants de la partie classée de sûreté du VVP sont classés SC1 (cf. chapitre 3.2).
6.4.4. Classement électrique
Les équipements électriques nécessaires pour actionner les composants de la partie classée de sûreté du VVP sont classés EE1 (sauf la pompe à huile des vannes d’isolement vapeur qui est classée NC), (cf. chapitre 3.2).
6.4.5. Classement contrôle commande
Les équipements de CC nécessaires pour assurer les fonctions de sûreté se rapportant à la partie classée de sûreté du VVP sont classés E1A, (cf. chapitre 3.2).
6.5. QUALIFICATION
Les matériels sont qualifiés conformément aux exigences décrites dans le chapitre 3.7.
6.6. MESURES DE SURETE SPECIFIQUES
• Le concept d'Exclusion de Rupture est appliqué à la station VVP et à la tuyauterie allant du point fixe de la pénétration de l’enceinte jusqu’au point fixe en aval de la vanne d’isolement vapeur. En effet, il faut pouvoir faire face au cumul RTGV+RTV vis-à-vis des rejets d’activité dans l’environnement, c’est-à-dire que la rupture tuyauterie vapeur se produit à l’intérieur de l’enceinte ou en aval du point fixe. La fermeture de la vanne d’isolement vapeur du générateur de vapeur affecté permet de confiner l’activité.
• Les vannes d’isolement vapeur sont conçues pour se fermer même si de l’eau ou un mélange vapeur/eau s’écoule à travers elles. En effet, dans certains scénarios de rupture de tuyauterie vapeur doublement débattue (RTV 2A), le front vapeur/eau résultant de la vaporisation peut atteindre la vanne d’isolement vapeur avant qu’elle ne soit complètement fermée.
• Le principe de fonctionnement des soupapes de protection (soupapes à ressort) ne nécessite ni alimentation auxiliaire ni contrôle-commande.
7. PRINCIPES RELATIFS AUX ESSAIS PERIODIQUES ET A LA MAINTENANCE
7.1. ESSAIS DE PERFORMANCE DES EQUIPEMENTS
Les composants classés de sûreté du VVP doivent être testés fonctionnellement.
Les fonctions à tester sont issues des études d'accidents. Pour chaque fonction de sûreté les critères indiqués sont les mêmes que dans les études d'accidents.
La périodicité pour toutes les fonctions testées fera l'objet d'étude spécifique.
Le programme d'inspection en service sera défini pendant les études de la conception détaillée de l'EPR. Pour chaque zone d'inspection, il sera vérifié qu'il n'y a aucun problème d'accessibilité. De plus, il sera vérifié que les performances attendues sur les Essais Non Destructifs sont compatibles avec la conception et la fabrication (état de surface, géométrie...). De plus, pour toute soudure usine pour laquelle une inspection est prévue, les Essais Non Destructifs seront exécutés et auront le statut "de visite initiale".
Les zones non sensibles devraient être introduites dans le programme d'inspection, uniquement vis à vis du principe de
défense en profondeur. Dans la mesure où, pendant les études, il aura été vérifié qu'il n'y a aucun risque d'évolution de défauts pendant le fonctionnement, que les chargements de conception respectent les critères et qu'il a été vérifié par Essais Non Destructifs (pendant la fabrication) qu'il n'y a aucun défaut non acceptable dans ces zones, le programme d'inspection des zones non sensibles sera allégé par rapport au programme d'inspection des zones sensibles.
Des essais périodiques et les Programmes de Maintenance Préventifs seront étudiés pendant la phase de conception détaillée de l'EPR.
7.2. MAINTENANCE DES EQUIPEMENTS
Aucune maintenance préventive lors du fonctionnement en puissance n’est prévue pour les composants de la partie classée de sûreté du VVP.
Les vannes pilotes des vannes d’isolement vapeur font exception à cette règle. Elles peuvent être démontées lors du fonctionnement en puissance pour maintenance ou réparation après la fermeture des vannes d’isolement dédiées se trouvant près des vannes pilotes. La maintenance préventive lors des états d’arrêt se fait en même temps que les contrôles visuels.
10.3 T A B 1 : CON S E Q UE NCE S D'UN E D E F A ILL A N CE UNIQU E Compos a n t Fonc tion Dé fa illa n c e unique E x pli c a tion Van n e d ’is o lem ent vap eur Ar rê te le d é b it d e v ap eur e x c e s s if lor s d’u n e R T V Déf aut d ’ou ver tur e d ’un e é lec tr ova nne pil o te que lc o n que Auc u n e in fl uenc e s ur la fonc tion gr âc e à la dis pos it io n d es él ec tr ov ann es pi lotes . Déf aut de fe rm etur e d e la v anne pr inc ipal e Les tr ois V IV no n a ff ec tées is ole n t leur G V de la ruptur e. Le c ô té a lim entat io n d u G V a ff ec té s e ra is ol é, ar rê tant ai ns i le tr ans ito ir e . Ar rê te le re je t d e l’a c ti v it é lor s d ’un e RT G V Déf aut d ’ou ver tur e d ’un e é lec tr ova nne pil o te que lc o n que Auc u n e in fl uenc e s ur la fonc tion gr âc e à la dis pos it io n d es él ec tr ov ann es pi lotes . Déf aut de fe rm etur e d e la v anne pr inc ipal e Cela n’ a p as à ê tr e e n v is ag é é ta nt d onn é la gr and e fiab ili té de fe rm etur e d es VIV . U n e s o u p a pe de pr otec ti on Pr otec ti on c o ntr e les s ur pr e s s ions D éf aut d ’ou ver tur e P CC- 2 à 4 : Apr è s l’A AR la c apac ité d es a u tr es s oupap e s d e p ro tec tion e s t s u ff is ante p our l’O P P (pr o tec ti on c o n tr e la s u rp re s s ion) . RRC A : Lor s d ’u n A T W S, auc une déf ai llanc e uni que n’ a à êtr e e n v is a g é e . Ar rê te le re je t d e l’a c ti v it é lor s d ’un e RT G V Déf aut de fe rm etur e apr ès s o llic itat io n N on a p p lic ab le c a r s ans d é failla nc e u niq u e antér ieur e d u V D A , les s o u p apes de pr otec ti on ne s ont pas s o llic ité e s . Van n e d e rég ul ati o n de la lig n e d e ré c h auf fage
Ar rê te le d é b it d e v ap eur e x c e s s if lor s d’u n e R T V o u la lib é ra ti on d’ac ti v ité lor s d’u n e R T G V
Déf aut de fe rm etur e (s i ou v e rt e par m égar de) La re d ond anc e re pos e s u r la v ann e d ’is o lem ent de la lig n e d e réc ha uf fage du G V af fe c té. Van n e d ’is o lem ent de la lig n e d e ré c h auf fage
Ar rê te le d é b it d e v ap eur e x c e s s if lor s d’u n e R T V o u la lib é ra ti on d’ac ti v ité lor s d’u n e R T G V
Déf aut de fe rm etur e (s i ou v e rt e par m égar de) La re d ond anc e re pos e s u r la v ann e d e régul ati o n d e la lig ne de ré c h auf fage du G V af fe c té. Une v an ne d’is o lem ent d e la lig ne de p u rg e
Ar rê te le re je t d e l’a c ti v it é lor s d ’un e RT G V Déf aut de fe rm etur e L a red ond anc e re pos e s ur le s autr e s v an nes d’is o lem ent.
10.3FIG1FOLIO1/3:SCHÉMASMÉCANIQUESDUVVP
