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AUDRERIE Yannick
Option : Sûreté et fonctionnement
FR9900303
Génie Atomique Année 1997-1998
Etude détaillée de la Source Froide de la centrale de Saint-Laurent des Eaux
Tuteur : PERCET Rodolphe Ingénieur Sûreté
Rapporteur de stage : TARRIDE Bruno
REMERCIEMENTS
Je tiens à remercier tout particulièrement M. TREGUER Rémi, chef du service Sûreté et Qualité du centre de production nucléaire de Saint-Laurent des Eaux, qui m'a permis d'effectuer mon stage de fin d'études au sein de son service.
Je remercie également M PERCET Rodolphe, ingénieur sûreté, qui grâce à sa compétence, sa disponibilité et son professionnalisme a su rendre ce stage intéressant.
Enfin, mes remerciements vont également à l'ensemble du personnel des
services sûreté et conduite pour la disponibilité et les conseils dont ils m'ont gratifié.
RESUME
En fonctionnement normal, la source froide assure l'évacuation d'une partie de la puissance thermique provenant d'auxiliaires nucléaires. En conditions accidentelles de type Accident de Perte de Réfrigérant Primaire, l'énergie est libérée sous forme de vapeur dans le Bâtiment Réacteur (la troisième barrière de confinement).Pour éviter une surpression fatale à la troisième barrière, le circuit d'aspersion enceinte évacue cette énergie par une chaîne de systèmes via la source froide. La défaillance de la source fonde, mailon de cette chaîne, compromettrait la tenue du Bâtiment Réacteur.
Or, plusieurs événements pouvant avoir un impact sur la disponibilité de la source froide ont eu lieu sur le parc.
En effet des tranches ont été passés à l'état de repli. Afin déjuger de la dégradation de la fiabilité, une analyse parc a été donc ouverte par les Moyens Centraux du Parc (service d'EDF). Le pilote de l'analyse parc a afin de disposer d'une vision d'ensemble du retour d'expérience sur la source froide, demandé à chaque site d'effectuer une étude de leur source froide.
C'est dans ce cadre que j ' a i effectué mon stage du 16 Mars au 31 Juillet 98 au service Sûreté Qualité de Saint- Laurent des Eaux. Pilote de cette affaire au niveau du site, j'ai dû définir en premier lieu le cahier des charges de cette étude. Ainsi pour répondre aux attentes du client, j ' a i adopté la démarche suivante.
Dans un premier temps, j ' a i établi le référentiel à partir des documents servant de référence à la sûreté (rapport de centrale, rapport standard,...). En effet, il contient l'ensemble des exigences auxquelles la source froide doit satisfaire. Deux sous-ensembles composent la source froide : le génie civil et le circuit d'eau brute (SEC/SFI).
Pour chacun, le rôle, la liste des protections retenues à la conception sont énoncées. Les modalités de contrôle sont succinctement décrits.
L'analyse détaillée de la source froide doit être la plus exhaustive possible. Elle est construite autour de trois axes. Le premier axe fut, pour chaque hypothèse du référentiel, de statuer sur le respect de celle-ci par le site.
Dans cette partie vous trouverez également le traitement des écarts observés lors de la constitution du référentiel. Le second axe concerne l'analyse de l'exploitation qui identifie l'ensemble des paramètres ayant une influence sur celle-ci. Puis, en fonction de ceux-ci, mon travail fut d'identifier les différentes pratiques susceptibles d'introduire des écarts par rapport au référentiel et de juger leur acceptabilité. Pour garantir que toutes les hypothèses ou tous les cas rencontrés par la source froide sont bien contrôlés, Fexhaustivité des moyens de contrôle (alarme, essais périodiques) fut analysée. Cette dernière étape est capitale car c'est le seul moyen de garantir un niveau de sûreté suffisant en exploitation. Enfin, le dernier axe concerne la fiabilité des différents composants pour identifier quels éléments sont sur le site de Saint-Laurent les plus pénalisants au niveau de la disponibilité de la source froide. Il s'agit des composants du système SEC/SFI.
Dans la troisième partie, il vous est présenté le traitement des écarts identifiés dans la partie précédente lors de l'analyse de l'exhaustivité. Ces écarts concernent principalement des modifications de contrôle en exploitation : essais périodiques, par exemple, celui qui garantit le contrôle de la capacité d'échange.
Cette analyse permet de statuer sur la fiabilité de la source froide de Saint-Laurent des Eaux. A part quelques écarts entre les documents, aucun élément (incidents,...) risquant d'affaiblir de manière significative la fiabilité de la source froide n'a été constaté. La situation du site est satisfaisante.
SOMMAIRE
1. INTRODUCTION 2 2. REFERENTIEL 3 2.1. Rôle de la source froide 3 2.2. Références 3 2.2.1. Listes des documents utilisés pour fixer le référentiel 3 2.2.2. Génie civil 3 2.2.2.1. Nomenclature 3 2.2.2.2. Principes de conception 4 2.2.2.3. Protections spécifiques 4 2.2.2.4. Conformité au référentiel 4 2.2.3. Système SEC/SFI 4 2.2.3.1. Rôle fonctionnel 4 2.2.3.2. Description 5 2.2.3.3. Fonctionnement 5 2.2.3.4. Critères d'environnement retenus pour la conception 5 2.2.3.5. Procédure "Perte totale de la source froide" 6 2.2.3.6. Cas dimensionnant 6 2.2.3.7. Matériels requis 6 2.2.3.8. Conformité au référentiel 7 3. ETUDE DETAILLEE DE LA SOURCE FROIDE 7 3.1. Respect des principes de conception 7 3.1.1. Protections génériques 7 3.1.2. Protections spécifiques liées à l'emploi d'eau brute 8 3.1.2.1. Protections contre le manque d'eau 8 3.1.2.2. Protection contre les inondations 13 3.1.2.3. Analyse d'exhaustivité de l'alarme SEC 008 AA 15 3.1.2.4. Cas dimensionnants 15 3.1.2.5. Critère : débit SEC ou capacité d'échange? 16 3.2. Analyse de l'exploitation 17 3.2.1. Paramètres influant sur l'exploitation 18 3.2.2. Fonctionnement à deux files 18 3.2.2.1. Passage à l'état d'arrêt 18 3.2.2.2. Température de rejet ou en Loire élevée 18 3.2.2.3. Hautes activités des rejets 19 3.2.2.4. Fonctionnement en périodes "grands froids" 19 3.2.2.5. Conclusion sur le fonctionnement à deux voies 19 3.2.3. Cas des particuliers des états d'arrêt à froid 20 3.2.4. Analyse des essais périodiques 20 3.3. Analyse de fiabilité des matériels composant la source froide 20 3.3.1. Présentation de FIDEMIS 20 3.3.2. Pompes SEC 21 3.3.3. Echangeurs eau brute-eau déminéralisée RRI/SEC 22 3.3.4. Capteurs SFI/SEC 22 3.3.5. Tuyauteries en acier noir 23 3.3.6. Tuyauteries BONNA 23 3.3.6.1. Les écarts par rapport au PBMP 23 3.3.6.2. Conclusion 24 4. TRAITEMENTS DES ECARTS 24 4.1. Modification de l'EP RRI 020 : Contrôle de la capacité d'échange 24 4.1.1. Contexte 24 4.1.2. Objectifs 24 4.1.3. Logigramme d'étude des objectifs à court terme (impliquant le Service Sûreté Qualité) 25 5. CONCLUSION 26 Annexe 1 27 Annexe 2 28 Figures 1 et 2 29 et 30
1. INTRODUCTION
Le sujet du stage proposé par le Service Sûreté Qualité du site de Saint-Laurent des Eaux consiste en l'étude détaillée de la source froide et d'en évaluer le caractère acceptable.
La demande de cette étude émane des moyens centraux du parc. Plusieurs événements pouvant avoir un impact sur la disponibilité de la source froide, ont eu lieu sur le parc. Une analyse parc a été donc ouverte, l'objet essentiel est d'estimer qualitativement l'évolution de la fiabilité de la source froide. Cette analyse doit permettre à son pilote de disposer d'une vision d'ensemble du retour d'expérience sur la source froide.
Pour répondre à cette attente, trois parties distinctes ont été réalisées.
Dans un premier temps, le réferentiel vous sera présenté. Ainsi les exigences auxquelles la source froide doit répondre seront identifiées.
L'analyse détaillée de la source froide doit être la plus exhaustive possible, ainsi cette analyse est construite autour de trois axes.
Le premier axe fut pour chaque hypothèse du réferentiel de statuer sur le respect de celle-ci par le site. Le second axe concerne l'analyse de l'exploitation qui identifie l'ensemble des paramètres ayant une influence sur l'exploitation (configurations, procédure d'essais, incidents,...). Enfin, le dernier axe concerne la fiabilité des différents composants pour identifier quels éléments sont sur le site de Saint-Laurent les plus pénalisants au niveau de l'indisponibilité totale de la source froide.
Dans la troisième partie, il vous est présenté le traitement des écarts identifiés dans la partie précédente. Seuls les écarts concernant des modifications d'exploitation sont développés dans le cadre de ce stage.
2. REFERENTIEL
2.1. Rôle de la source froide
Le circuit SEC doit évacuer la puissance dans les situations suivantes, tout en respectant une température froide RRI maximale en sortie des échangeurs RRI/SEC :
• dans les périodes post-accidentelles,
• dans la période normal de fonctionnement,
• dans la période d'arrêt à chaud,
• pendant la mise et le maintien en arrêt à froid,
• pendant les périodes de rechargement.
Parmi les éléments composant la source froide, on distingue deux catégories :
• le génie civil,
• les systèmes (SEC, SFI).
2.2. Références
2.2.1. Listes des documents utilisés pour fixer le référentiel
• Rapport de centrale,
• Rapport standard de palier,
• Dossier Système Elémentaire SEC,
• Dossier Système Elémentaire SFI,
• Procédures de conduite.
2.2.2. Génie civil
2.2.2.1.Nomenclature
Le génie civil tient une part importante dans la fiabilité de la source froide; en effet, il participe activement à son fonctionnement en :
• approvisionnant en eau le SEC,
• abritant le système SEC/SFI.
Le plan d'ensemble des ouvrages de génie civil est fourni à la figure 1. L'approvisionnement en eau brute des systèmes de la station de pompage est réalisé au moyen d'ouvrages :
• communs à SAINT-LAURENT A (deux UNGG à l'arrêt) et SAINT-LAURENT B (deux tranches REP 900 MWe CP2):
• le barrage en Loire,
• la prise d'eau en Loire,
Remarque : SAINT-LAURENT A n'a plus besoin d'eau, les ouvrage de prise d'eau en Loire ne servent plus qu'à SAINT- LAURENT B.
• spécifiques à SAINT-LAURENT B :
• le pertuis de prise d'eau,
• les biefs amont et aval,
• le canal d'amenée,
• le passage sous la route d'accès,
• la prise d'eau en canal,
• les tuyauteries BONNA,
• l'ouvrage d'appoint et rejet général,
• l'ouvrage de rejet en Loire.
Le système SEC est abrité par :
• la station de pompage,
• les galeries SEC.
2.2.2.2.Principes de conception
Nom du bâtiment
Barrage en Loire Prise d'eau en Loire Pertuis de prise d'eau
Biefs amont et aval Buses ARMCO Canal d'amenée Prise d'eau en canal
Tuyauterie Prise d'eau-station Station de pompage
Galeries SEC Tuyauterie BAN-ouvrage d'appoint Ouvrage d'appoint et de
rejet général Ouvrage de rejet général
en Loire
Classement de sûreté
OUI OUI OUI OUI OUI OUI NON
OUI OUI OUI
OUI OUI OUI
Séisme
OUI OUI OUI OUI OUI**
OUI OUI OUI OUI OUI
OUI***
OUI OUI
Acciden t (APRP)
SO SO SO SO SO
so so so
OUI
so so so so
Chute d'avion
NON NON NON NON NON NON NON NON NON NON
NON NON NON
Explosion
NON NON OUI*
OUI SO SO NON OUI*
OUI NON
OUI*
OUI NON
Projectiles internes
SO SO SO SO SO SO SO SO
so
NON
SO SO SO
Observations
* protégé car sous terre
** les deux buses calées à 72,2 NGF
galeries dimensionnées aux
missiles du GTA
*** Seule la tenue mécanique est
exigée
SO : Sans Objet
Remarque : Les prégrilles, grilles, dégrilleurs et la tuyauterie de recirculation qui sont implantés sur l'ouvrage de prise d'eau en canal ne sont pas classés de sûreté. Leur dysfonctionnement peut être envisagé. Il en est de même pour la drôme flottante.
2.2.2.3.Protections spécifiques
Des protections spécifiques sont prises à la conception. Elles sont liées au fait que l'on utilise de l'eau brute soumise entre autres aux aléas climatiques. Ces aléas peuvent se décomposer en deux catégories :
• les inondations,
• le manque d'eau.
Le manque d'eau a plusieurs causes possibles :
• le gel,
• l'envasement et l'ensablement,
• les débris flottants,
• l'assèchement.
2.2.2.4.Conformité au référentiel
Le point "0" a été réalisé en 95. Sur les ouvrages contrôlés, aucun écart par rapport au Programme de Base de Maintenance Préventive (PBMP) n'a été constaté. Les BONNA entre la prise d'eau en canal et la station de pompage n'ont pas été contrôlés (cf paragraphe 3.3.6). L'ouvrage de rejet en Loire n'a pas été contrôlé car il était neuf, le PBMP de ce composant n'est pas définitivement fixé.
2.2.3. Système SEC/SFI 2.2.3.1.Rôle fonctionnel
Le circuit SEC (figure 2) doit :
• contribuer à l'appoint au bassin des aéroréfrigérants,
• alimenter en eau brute les échangeurs RRI/SEC,
• servir d'ultime secours aux pompes ASG,
• prédiluer les rejets.
Ce système sert à refroidir le circuit RRI (circuit d'eau déminéralisée). Le RRI assure le refroidissement entre autres :
• des réfrigérants nécessaires pour mettre à l'arrêt le réacteur (RRA) (échangeurs et pompes),
• des réfrigérants nécessaires au refroidissement de la piscine du combustible (PTR),
• des systèmes de sauvegarde tels que l'EAS,
• de la ventilation de secours des pompes de charge DVH,
• des locaux électriques par l'intermédiaire du DEL,
• des locaux des pompes ISHP,
• des GMPP (barrière thermique, refroidissement),
• de la ventilation des mécanismes de grappes,
• ect
La permanence de refroidissement du RRI par le SEC est nécessaire, de telles conditions de fonctionnement imposent donc en pratique l'entretien des matériels et ouvrages pendant le fonctionnement du circuit.
2.2.3.2.Description
Pour chaque tranche, ce système se compose de deux voies A et B. Chaque voie du circuit SEC s'alimente en eau sur un des quatre rus d'eau de la station de pompage.
Une voie SEC se compose de :
• deux motopompes fonctionnant en parallèle et en normal secours localisées dans la station de pompage,
• deux demi-échangeurs situés en aval dans les locaux RRI situés dans le BAN,
• un compartiment dans l'ouvrage d'appoint et de rejet général.
2.2.3.3.Fonctionnement
L'eau est aspirée par les motopompes du circuit installées dans la station de pompage. Entre la station de pompage et le BAN, des tuyauteries en acier noir qui cheminent dans des galeries distinctes (accessibles pour inspections) pour la voie A et la voie B véhiculent l'eau vers les échangeurs à plaques du RRI. Des tuyauteries de même type sont disposées en aval des demi- échangeurs sous le BAN dans les mêmes galeries. Au-delà du BAN, les tuyauteries de type BONNA sont enterrées et par l'intermédiaire d'une crosse en acier noir aboutissent aux compartiments SEC de l'ouvrage d'appoint aux réfrigérants et de rejet général par des crosses d'acier en acier noir. Un compartiment est commun aux voies Al et A2, ou Bl et B2.
Deux voies sont possibles pour évacuer cette eau :
• voie normale : vers les aéroréfrigérants comme appoint d'eau,
• ou rejet direct en Loire par un seuil via deux tuyauteries BONNA.
L'ouvrage de rejet en Loire se compose de deux pertuis indépendants recevant chacune des deux tuyauteries BONNA. Puis, un tuyau en Loire percé assure une dilution des rejets dans les eaux de Loire.
Un certain nombre de paramètres influe sur le fonctionnement du système (nombre de pompes, nombre de files) :
• Activités des rejets,
• Température des rejets,
• Température en Loire.
Tous ces points sont développés au paragraphe 3.2.1.
2.2.3.4.Critères d'environnement retenus pour la conception
Pour garantir le bon fonctionnement de cette fonction, les système SEC et SFI doivent souscrire aux exigences suivantes :
&
éléi
SEC
SFI
ystème Tientaire
Eau brute secourue
Filtration d'eau brute
Partie mécanique Classement
de sûreté 3
IPS-NC***
Redondance OUI
OUI
Partie électrique Classement
de sûreté IE*
BPS-NC
Alimentations électriques
secourues OUI
NON
Classement sismique Partie
méca OUI**
OUI
Partie élect OUI
OUI
Observations
* motopompes
** sauf les presse étoupes
*** Important Pour la Sûreté Non Classé
Le système SEC étant support aux systèmes de sauvegarde, est conçu pour répondre aux critères :
• indépendance et séparation physique des voies A et B (parties électrique et mécanique)
• défaillance unique,
• redondance des voies,
• alimentations électriques secourues.
Liste des protections prises en compte à la conception :
• Protection contre les inondations
• Protection contre les inondations externes Les systèmes sont hors d'atteinte des eaux.
• Protection contre les inondations internes
Pompes d'exhaure en salle de pompage et fonctionnement des pompes SEC 50 h sous eau.
• Tenue au séisme
L'ensemble des parties électriques et mécaniques du SEC/SFI est dimensionne pour fonctionner pendant et après le SMS.
• Protection contre les projectiles
• Protection contre les projectiles externes
• Chute d'avions
• Projectiles provenant du GTA
• Protection contre les projectiles internes
• Protection contre les effets de rupture de tuyauterie
• Protection contre les agressions en provenance de l'environnement
• Protection contre les actes de malveillance
• Protections spécifiques
• Protections contre les inondations
• Protections contre le manque d'eau
2.2.3.5.Procédure "Perte totale de la source froide"
Lorsque que cet événement survient, les conséquences et les actions à engager sont différentes selon l'état initial de la tranche :
• RRA non connecté (H 1.1),
• RRA connecté (H 1.2).
L'entrée dans cette procédure est activée lorsque l'alarme SEC 008 AA : "Perte totale source froide". Elle retranscrit sous forme lumineuse sur le tableau de commande les trois cas de la perte de la source froide :
• bouchage de la paire d'échangeurs RRI/SEC (delta P > 2,4 bars),
• bouchage de la station de pompage (delta P échangeurs < 0,3 bars),
• perte totale des pompes (basse pression au refoulement P<1,2 bars).
2.2.3.6.Cas dimensionnant
On dénombre dans les documents utilisés plusieurs cas dimensionnants. La présentation des différents cas est effectuée dans le paragraphe concernant les écarts (3.1.2.4).
2.2.3.7.Matériels requis
La liste des matériels requis en fonction de l'état du réacteur pour que l'exploitation puisse se faire en garantissant un niveau de sûreté satisfaisant, est définie dans les Spécifications Techniques d'Exploitation (STE).
RRI SEC
Arrêt intermédiaire monophasique
Arrêt aux conditions RRA Au moins une pompe et un échangeur Au moins une pompe et un échangeur
Arrêt intermédiaire
normal
Arrêt à chaud Tranche en puissance Une pompe et deux échangeurs par file Une pompe et deux échangeurs par file
Remarque : Pour les états Arrêt à froid normal, arrêt à froid pour intervention, arrêt à froid pour intervention se reporter au paragraphe 3.2.3.
Un matériel ou système est disponible si et seulement si on peut démontrer sans délai qu'il est capable d'assurer les fonctions qui lui sont assignées avec les performances requises (délai de mise en service notamment). En particulier, les équipements
auxiliaires nécessaires à son fonctionnement et à son contrôle-commande sont eux-mêmes (disponibles. Un équipement disponible peut être à l'arrêt.
2.2.3.8.Conformité au référentiel
On s'assure de la conformité au référentiel au moyen des essais périodiques.
Les systèmes les plus importants vis-à-vis de la sûreté font l'objet d'une note d'analyse d'exhaustivité. Celle-ci vise à déterminer l'ensemble des contrôles nécessaires pour s'assurer de la disponibilité des matériels et de leur aptitude à remplir leur fonction.
Tous les systèmes Importants Pour La Sûreté (IPS) font l'objet d'une règle d'essais périodiques qui fournit les éléments nécessaires à la rédaction des gammes d'essais, conditions de réalisation de l'essai, critères d'acceptabilité de l'essai (valeurs admissibles des paramètres et intervalles de tolérance associés), périodicités de réalisation. La liste des essais périodiques (fournie en annexe 1) résume les prescriptions des règles d'essais. Cette liste constitue le programme d'essais périodiques des Règles Générales d'Exploitation (RGE) pour les systèmes SEC/SFI.
La réalisation satisfaisante des programmes d'essais périodiques des RGE est une des conditions qui permettent de déclarer que les matériels et systèmes sont disponibles.
Une réalisation satisfaisante signifie que la périodicité prévue pour un essai est respectée et que les résultats de l'essai sont satisfaisants (les valeurs relevées au cours de l'essai sont conformes aux critères, les conditions de réalisation de l'essai sont conformes aux conditions prescrites dans la règle d'essais ... ). Dans le cas contraire, le matériel concerné doit être déclaré indisponible.
3. ETUDE DETAILLEE DE LA SOURCE FROIDE
Cette étude s'articule autour de trois axes :
• Contrôle du respect des principes de conception énoncés dans le paragraphe précédent,
• Examen des pratiques d'exploitation,
• Fiabilité des matériels.
3.1. Respect des principes de conception
On distingue deux catégories de protections retenues à la conception pour assurer le bon fonctionnement de la source froide :
• Les protections génériques sont appliquées aux systèmes IPS (le développement de l'argumentaire sera succinct car il s'agit de protections classiques),
• Les protections spécifiques engendrées par l'emploi de l'eau brute qui sont l'objet d'une présentation détaillée.
3.1.1. Protections génériques
Cette partie poursuit deux buts. Il s'agit soit de justifier la non-application d'une protection à la source froide, soit si la protection est jugée nécessaire d'en évaluer le degré d'acceptabilité.
• Tenue au séisme
Le système doit conserver sa fonction (évacuation de la puissance résiduelle) pendant et après le SMS (Séisme Majoré de Sécurité) qui dans le cas de Saint-Laurent est de degré 7 sur l'échelle MSK.
Les tuyauteries en galerie du SEC (acier noir) et l'ensemble des ouvrages de génie civil sont classés, elles doivent donc remplir leur fonction pendant et après le SMS. Pour s'assurer de leur tenue, on effectue des contrôles
L'appareillage électrique doit fonctionner pendant et après le SMS; il est donc testé. Pour cela on soumet l'appareillage à un spectre conservatif par rapport au SMS. Aucun n'écart n'a été constaté.
• Protection contre les projectiles
• Protection contre les projectiles externes Les projectiles externes sont de deux types :
- les avions de l'aviation générale (type CESSNA LEAR JET), - les projectiles provenant du groupe turboalternateur.
• Chute d'avions
Compte tenu de la faible surface offerte à une chute d'avion, la probabilité associée est faible. Le système SEC n'est pas dimensionné pour résister à cette agression.
• Projectiles provenant du GTA
Le système SEC n'est pas concerné par ce type de projectiles. Il est soit à l'intérieur de bâtiments dimensionnés pour résister à ce type de missiles (locaux RRI, galeries) ou hors d'atteinte par ces derniers (station de pompage, tuyauteries enterrées).
• Protection contre les projectiles internes
Il s'agit des projectiles équipements ou morceaux d'équipements qui à la suite d'une défaillance seraient lancés dans l'espace sous l'effet :
1. de la pression,
2. ou d'une conversion d'énergie potentielle en énergie cinétique.
Sont exclus de cette définition les tuyauteries ou morceaux de tuyauteries qui ferait suite à une rupture de celle-ci.
1. Les pressions (2.5 bars) étant faibles dans le circuit SEC, une telle protection n'a pas été jugée nécessaire.
2. La faible masse des pièces en rotation dans les différentes pompes qui composent la station de pompage (SEC, SEN, JPP, SFI, SEO), il est considéré que ces éléments ne sont pas source de projectiles.
Aucune disposition particulière n'a été prise si ce n'est la séparation physique des deux voies.
• Protection contre les effets de rupture de tuyauterie
Les pressions (2,5 bars) et les températures (<29°C) du SEC étant faibles, aucune disposition particulière n'a été prise si ce n'est la séparation physique des deux voies.
• Protection contre les agressions en provenance de l'environnement
Pour tous les sites, on vérifie la tenue des bâtiments aux explosions. Par explosion, on entend les détonations qui sont des phénomènes sensibles à distance. On vérifie pour ces ondes de choc :
• la tenue de la station de pompage,
• la pénétration de l'onde par les ouvertures, et l'onde résiduelle au niveau des composants.
La tenue du GC jusqu'à 200 mbar est assurée. Par contre, au niveau des portes, des précautions sont à prendre au dessus de 50 mbar.
Remarque : La protection contre l'incendie externe ne fait pas l'objet de dispositions particulières.
Aucun élément n'est disponible sur le site pour permettre de statuer sur le respect de cette protection.
• Protection contre les actes de malveillance
La station de pompage fait partie de la "zone à protection renforcée".
Cela se traduit au niveau de la station de pompage par :
• les trappes métalliques cadenassées,
• Portes extérieures fermées (admission au moyen d'un sas de contrôle d'identité),
• Grilles de protection au niveau de part et d'autres de la prise d'eau.
Ces dispositions semblent suffisantes pour garantir cette protection.
3.1.2. Protections spécifiques liées à l'emploi d'eau brute
La source froide utilise de l'eau brute de Loire qui présente des caractéristiques que ne peut maîtriser l'exploitant, telles que :
• les aléas climatiques,
• les caractéristiques physico-chimiques de l'eau.
Ainsi, deux catégories d'événements sont à prendre en compte dans l'étude de fiabilité :
• les inondations,
• le manque d'eau.
3.1.2.1.Protections contre le manque d'eau
Le manque d'eau a plusieurs causes possibles :
• le gel,
• le colmatage dû à l'envasement, l'ensablement ou les débris flottants,
• l'étiage.
3.1.2.1.1.Protection contre le gel
3.1.2.1.1.1 .Phénomènes physiques en Loire II importe avant tout de décrire le comportement de la Loire pendant les périodes de froid.
L'abaissement de la température ambiante s'accompagne d'une baisse très rapide de la température de l'eau du fait de la faible profondeur de la Loire. Ainsi, dans un fleuve turbulent tel que la Loire, les glaçons n'apparaissent pas seulement à la surface sous forme de plaque, mais également sous forme de petits glaçons véhiculés sur toute la hauteur du fleuve.
Si le gel persiste, on constate une baisse du niveau des eaux par tarissement de tout le bassin versant. Les bras morts (faibles vitesses d'écoulement) prennent en glace, les glaçons charriés sont de plus en plus nombreux; ils viennent s'accumuler autour des obstacles (piles de pont, barrages). Ils forment une couche continue de glace qui remonte vers l'amont : c'est l'embâcle.
Ainsi toute la largeur du fleuve peut être prise en glace et sur une longueur de plusieurs kilomètres. Il y a toujours un écoulement d'eau sous cette couche de glace.
3.1.2.1.1,2.Risque et points sensibles
Le gel peut indifféremment affecter les deux tranches. Le risque encouru pour les tranches est la perte de source froide qui exige un passage à l'état de repli.
Cette perte peut être initiée par :
• le bouchage par accumulation de petits glaçons,
• ou, la formation de bouchons de glace.
Le risque de bouchage par l'accumulation de glaçons concerne les éléments de l'installation suivants :
• Le pertuis de prise d'eau,
• La prise d'eau en canal,
• Les filtres SFI,
• L'ouvrage de rejet en Loire.
En effet ces installations sont munies de grilles en amont desquelles les glaçons s'accumulent et s'agglomèrent sous l'effet de la pression engendrée par le débit.
Les points sensibles de l'installation à la prise en glace sont les endroits où les vitesses d'écoulement de l'eau sont faibles. En effet, plus cette dernière est faible, plus la prise en glace est aisée. Ainsi, les éléments de l'installation sensibles à ce phénomène sont:
• La prise d'eau en Loire,
• Les biefs amont et aval et le passage busé,
• Les files à l'arrêt (principalement les filtres SFI et les crosses de rejet, car en contact direct avec l'air extérieur),
• L'ouvrage d'appoint et de rejet.
3.1.2.1.1.3.Examen des dispositions constructives
La source froide de Saint-Laurent dispose d'un certain nombre de parades constructives pour permettre de palier aux phénomènes décrits ci-dessus.
La prise d'eau en Loire a été réorientée afin d'offrir une position plus tangentielle par rapport au courant de la Loire. Cette disposition présente l'avantage de limiter l'arrivée de débris donc de glace dérivante. De plus, la drôme flottante dont les panneaux déflecteurs sont bloqués en position médiane, évite l'obstruction de la prise d'eau par une arrivée de glace dérivante.
Comme la drôme flottante n'est pas classée IPS, son fonctionnement n'est pas garanti; et d'autres précautions sont prises en aval.
Mais, la nouvelle disposition retenue pour la prise d'eau favorise la stagnation de l'eau, et donc la prise en glace est plus facile.
Afin de diminuer le risque de bouchage par formation de glace du pertuis de prise d'eau, on a placé celui-ci au niveau du seuil inférieur de la prise d'eau. Ainsi pour obturer le pertuis, il faut que la couche de glace qui se forme à partir du niveau en Loire (moyenne en hiver 80 NGF) atteigne le niveau du pertuis soit 74 NGF (Niveau Géographique Français). La couche de glace descendant, la surface laissée libre pour le passage de l'eau diminue; donc, à débit constant, la vitesse de l'eau augmente rendant plus difficile la prise en glace. Le bouchage par accumulation de glaçons sur les grilles du pertuis de prise d'eau est quasi nul, en effet l'espacement entre les barreaux est de 20 cm, donc les petits glaçons ne peuvent s'accumuler.
Lors de l'hiver 86, la prise en Loire a dû être dynamitée pour assurer le refroidissement de SAINT-LAURENT A, la permanence du débit était toujours assurée pour SAINT-LAURENT B grâce à la disposition du pertuis de prise d'eau décrite ci- dessus.
Remarque : Une conduite de recirculation d'eau tiède de débit 800 m3/h peut renvoyer une partie des eaux dédiées à l'usage agricole en amont et en aval de la drôme flottante ainsi qu'à d'autres points où cela serait nécessaire (pertuis de prise d'eau de Saint-Laurent B). Cette conduite n'est plus disponible car elle était gérée par SAINT-LAURENT A. Un programme de remise en état de cette conduite a été retenu par la direction du site. Cette conduite permet d'annuler tout risque de prise en glace sur les ouvrages suivants :
• La drôme flottante,
• La prise d'eau en Loire,
• Le pertuis de prise d'eau.
L'utilisation de cette conduite devra être rajoutée dans la consigne de conduite S.DIV.2, lorsque sa remise en état sera achevée.
Dans les biefs amont et aval, les vitesses d'écoulement sont faibles, donc la prise en glace est favorisée. Le risque encouru est la prise en glace des biefs et donc l'interruption du débit. Mais de part la capacité volumique des biefs et surtout leur profondeur, le risque de prise en glace des biefs jusqu'au canal d'amenée calée à 72,20 NGF est nul. Le passage busé sous la route d'accès
au site est le point le plus sensible des biefs à la prise en glace; car la hauteur d'eau est faible. Mais deux des sept buses sont calées à 72,20 NGF (au niveau du canal d'amenée : point le plus bas des biefs) permettent de s'affranchir de tout risque de bouchage au niveau du passage busé.
Le bouchage par prise en glace au niveau de la prise d'eau en canal est favorisée par :
• une faible profondeur,
• l'air ambiant,
• les grilles et les pré-grilles (surface d'accroché aux premiers cristaux, car effusivité basse).
Aucun dispositif n'est prévu à ce niveau pour éviter la prise en glace. La conception de la prise en canal assure une augmentation croissante de la vitesse du fluide gênant la prise en glace. Il semble que ce phénomène est prépondérant car aucun bouchage n'a été constaté à ce niveau de l'installation. Les pré-grilles étant espacées de 20 cm, le risque d'accumulation de glaçons est exclu. Par contre l'espacement de 4 cm au niveau des grilles entraîne l'accumulation de glaçons. Pour éviter cela, des dégrilleurs permettent de briser la glace; mais comme les dégrilleurs ne sont pas classée IPS, leur fonctionnement n'est pas garanti. Pour palier à une telle éventualité, une recirculation d'hiver d'eau tiède prélevée dans l'ouvrage d'appoint et de rejet et arrivant en amont des dégrilleurs permet de maintenir la température d'admission à une valeur supérieure à 0°C et ainsi d'éviter tout risque bouchage.
En aval, les filtres SFI sont également sensibles au gel, car il y a peu de profondeur d'eau et les toiles filtrantes bloquent les glaçons d'où un fort risque de prise en glace et de colmatage.
Les filtres SFI sont chauffés également par :
• une résistance chauffante propre au filtre (secourue),
• par le système DVP.
Ce système est effectif en hiver, il permet de chauffer les salles SEC (classé de sûreté) et de réchauffer les tambours filtrants (non classé de sûreté). Il utilise la chaleur dégagée par les moteurs des pompes SEC. Cette chaleur est canalisée par des gaines et directement rejetée au niveau des filtres. Cette mesure est suffisante pour avoir une température supérieure à 0°C. Toutefois, si la température extérieure venait à atteindre -22° C ("grands froids"), deux aérothermes (non secourus) de 25 kW par salle SEC assurent le complément calorifique pour conserver une température positive au niveau des filtres et dans la station de pompage. Leur seuil de déclenchement est calé à +5°C en station de pompage. Vu que les aérothermes ne sont pas secourus, le démarrage des pompes JPP sur leur ligne à débit nul peut être envisagé (apport : 9 kW).
Une alarme est retransmise en salle de commande lorsque la température descend au-dessous de +2°C.
Le rejet en Loire se fait par l'intermédiaire d'un tuyau percé situé perpendiculairement au courant. Cette disposition favorise l'accumulation des glaçons sur la partie amont du tuyau. Seule la partie amont du tuyau peut être obturée.
Le risque de prise en glace à l'intérieur du tuyau est exclu pour les raisons suivantes :
• l'eau rejetée est chaude, ce qui garantit que la température soit supérieure à 0 °C.
• le tuyau repose au fond de la Loire, donc sous la couche de glace.
Enfin, si la cas (fortement improbable au regard des arguments énoncés ci-dessus) le tuyau venait à se boucher, les déversoirs en amont de ce tuyau ont été conservés, donc l'évacuation de l'eau vers la Loire en cas de bouchage du tuyau est toujours réalisée. Ainsi, tout risque de bouchage dû au gel est écarté sur cet ouvrage.
3.1.2.1.1 AProcédure S.DIV.2 "Protection contre le gel"
Outre les dispositions constructives décrites ci-dessus, l'exploitant peut par des actions diminuer le risque associé au gel : perte de débit. Ces actions concernent essentiellement la protection des systèmes. L'ensemble de ces actions est regroupé dans une consigne de conduite S.DIV.2. Cette consigne est admissible dans la mesure où elle permet d'éviter un mode commun gel sans pour autant augmenter la probabilité d'aboutir à la situation Hl (perte de la source froide).
Dans la procédure S.DIV.2, on distingue trois phases dans ce document
• Mise en application du 01/11 au 30/04,
• Surveillance des points sensibles,
• Mise en configuration été (du 30/04 au 01/11) (pour mémoire).
Mise en configuration hiver de l'installation (station de pompage) :
Elle est assurée par le système DVP qui récupère les calories dégagées par les pompes pour chauffer la salle SEC où se situent les pompes en service (partie classée de sûreté) et les filtres SFI (non classée de sûreté).
Si les pompes de la salle SEC sont hors service, l'échange thermique avec l'extérieur est très faible car :
• l'arrêt des pompes coupe le renouvellement d'air extérieur,
• la profondeur à laquelle est enterrée la station de pompage isole les salles des variations diurnes-nocturnes de température.
La procédure prévoit également le contrôle de la fermeture des accès (portes et trappes).
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Surveillance des points sensibles :
Pour la source froide, elle prévoit dès l'annonce de la prévision grand froid (température minimale inférieure à 2°C pendant les prochains jours):
• de mettre en service une pompe SEC de la file à l'arrêt pendant le quart de nuit de 02h à 05h (le démarrage de la file à l'arrêt permet de briser (et de faire fondre) la glace formée dans les tuyauteries ou dans l'ouvrage d'appoint),
• de passer tous les filtres SFI en petite vitesse, en effet leur rotation permet de briser la glace qui aurait tendance à se former au niveau des filtres,
• d'ouvrir la recirculation d'hiver de 10%.
Le démarrage de la file à l'arrêt pendant trois heures permet:
• de prévenir la prise en glace des tuyauteries de rejet (apport calorifique dû aux pompes),
• d'augmenter la vitesse de l'eau à la prise d'eau (donc de diminuer la formation de glace),
• d'apporter un supplément calorifique au système DVP.
La procédure prévoit de contrôler toutes les semaines sous la forme d'un essai périodique et tous les jours pendant les périodes grands froids :
• le niveau en amont des grilles de la prise en canal et de mettre les dégrilleurs en cycle rapproché,
• la mise en petite vitesse des tambours filtrants.
3.1.2.1.1.5.Conclusion
L'utilisation de la conduite d'eau agricole devra être rajoutée dans la consigne de conduite S.DIV.2, lorsque sa remise en état sera achevée, elle permettra d'éviter tout rsique de prise en glace sur les ouvrages communs à Saint-Laurent A et B.
Toutefois, les dispositions constructives et des procédures actuelles offrent des garanties suffisantes pour faire face au gel.
3.1.2.1.2.Protection contre le colmatage Le colmatage est dû à trois phénomènes :
• l'envasement,
• l'ensablement,
• les débris flottants.
3.1.2.1.2.1 .Phénomènes physiques en Loire
Le taux de sable dans l'eau de Loire est élevé. Ce sable se dépose lorsque la vitesse de l'eau est faible. Pour preuve, de nombreux bancs de sable se forment dans les bras morts du fleuve.
Les débris flottants sont des morceaux d'arbres arrachés aux berges et des débris organiques (paquets d'herbes et coquillages).
On observe une recrudescence des débris flottants durant les périodes où la Loire est en crue.
3.1.2.1.2.2.Risque et points sensibles
Le phénomène de colmatage tout comme le gel peut indifféremment affecter les deux tranches, car il touche les ouvrages de génie civil situés en amont du site de SAINT-LAURENT B. Le risque encouru pour les tranches est la perte de source froide par manque d'eau qui exige un passage à l'état de repli.
Le risque de colmatage dû à l'envasement et d'ensablement concerne les éléments de l'installation :
• La prise d'eau en Loire,
• Le pertuis de prise d'eau,
• Les biefs amont et aval,
• Le passage busé,
• La prise d'eau en canal.
Le risque de colmatage par des débris flottants concerne les éléments de l'installation suivants :
• La prise d'eau en Loire,
• Le pertuis de prise d'eau,
• Le passage busé,
• La prise d'eau en canal,
• Les filtres SFI.
3.1.2.1.2.3.Examen des dispositions constructives
3.1.2.1.2.3.1.Protection contre l'envasement et l'ensablement
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On cherche à limiter l'ensablement et l'envasement sur les ouvrages de génie civil pour protéger les composants sensibles des circuits hydrauliques tels que les pompes.
Dans les biefs et la prise d'eau, la vitesse du fluide est faible car le volume de ces derniers est important. La faible vitesse de l'eau favorise la décantation de celle-ci. L'ensablement et l'envasement sont donc principalement localisés dans ces ouvrages.
Une fosse de décantation a été aménagée entre le seuil et pertuis de prise d'eau.
La conception de la prise en canal assure une augmentation croissante de la vitesse du fluide évitant les dépôts.
Au niveau de la station de pompage, des filtres sont installés pour la protection des circuits. Chaque ru d'eau de la station dispose d'un tambour filtrant SFI.
Ces tambours sont constitués de panneaux rectangulaires équipés de toile métallique filtrante (seuil de filtration I mm) qui sont reliés de manière étanche et articulés les uns aux autres. Le cylindre filtrant ainsi formé a une de ses bases fermée par un mur de la station de pompage et l'autre base ouverte sur le ru d'eau. L'eau brute arrive perpendiculairement à la surface filtrante (niveau -16,68 m) et ressort par la base ouverte sur le ru. Des joints latéraux assurent l'étanchéité entre les bases du cylindre filtrant et le génie civil. Afin de conserver leurs performances, les tambours filtrants sont équipés d'un système de nettoyage.
La toile métallique tourne afin d'être nettoyée en partie haute du filtre (niveau 0 m, hors d'eau) par une rampe qui injecte de l'eau à contre-courant ce qui décolle les boues. Ces boues sont recueillies et évacuées par un caniveau via le circuit d'égout oSEO. Le site de Saint-Laurent présente une particularité au niveau des filtres SFI. En fonctionnement normal, les batardeaux entre les rus d'eau d'une même voie sont enlevés et tous les deux filtres sont en marche, si un filtre d'une tranche ne peut remplir sa fonction le ru d'eau de l'autre tranche s'y soustrait. Si les deux filtres d'une même voie sont indisponibles, le retrait du batardeau central (entre la voie A et B) à l'aide de la grue du site permet de secourir une voie par l'autre (procédure S. SFI).
Le dimensionnement des filtres SFI prévoit qu'un seul filtre est capable d'assurer le débit pour les deux tranches et ce quel que soit l'état des tranches.
Remarque : Si le colmatage se produit en amont des dégrilleurs sur un des ouvrages de génie civil par exemple. Dans un tel cas il est possible de réalimenter la station de pompage en utilisant la recirculation d'hiver. Afin de ne pas dépasser la capacité de recirculation, il est demandé de ne conserver qu'une pompe par tranche.
Malgré les filtres SFI, il demeure toujours dans l'eau qui transite par les pompes dont l'envasement va ensuite se fixer dans les échangeurs RRI/SEC à plaques. Ce type d'échangeurs est particulièrement sensible à ce phénomène, lorsqu'il est utilisé dans l'industrie classique, il est couplé à un nettoyage chimique en continu. Cette technique n'est pas envisageable pour une centrale nucléaire utilisant de l'eau d'un fleuve. Le dépôt dans les échangeurs se traduit par une baisse du coefficient d'échange entre l'eau brute et le RRI. Aucune disposition n'est prévue pour remédier à ce phénomène au niveau de ces organes. Aux pompes sont associées des filtres à sable qui fixent les impuretés contenues dans l'eau, cette eau est ensuite utilisée pour réaliser l'étanchéité dans les chicanes (pièces fragiles) des pompes.
3.1.2.1.2.3.2.Protection contre les débris flottants
La prise d'eau en Loire a été réorientée afin d'offrir une position plus tangentielle par rapport au courant de la Loire. Cette disposition présente l'avantage de limiter l'arrivée de débris. En plus de la nouvelle orientation de la prise d'eau en Loire, d'autres dispositifs sont prévus :
• la drôme flottante,
• la grille au niveau du pertuis de prise d'eau,
• l'ensemble des grilles et des dégrilleurs implanté sur la prise d'eau en canal.
La drôme flottante dont les panneaux déflecteurs sont bloqués à mi-hauteur dévie les débris. Le pertuis de prise d'eau calé sur le seuil de prise d'eau est équipé de barreaux espacés de 200 mm, permet d'éviter le bouchage du pertuis par des débris non arrêtés par la drôme.
D'autres dispositifs doivent être prévus pour éviter le bouchage par :
• des débris flottants provenant des berges des biefs,
• des débris flottants ayant by-passer l'ouvrage de prise d'eau en Loire (lors d'inondation).
Une digue déversoir a été aménagée pour by-passer le seuil de prise en Loire et le pertuis de prise d'eau. Elle est calée à 80,70 NGF et dispose d'une barrière contre les corps flottants. Cette barrière perd de son efficacité quand le niveau de l'eau dépasse 81,50 NGF.
Le risque de bouchage au niveau du passage busé est impossible à cause des grandes dimensions des buses elliptique (5,2 m).
La prise en canal est équipée de plusieurs série de grilles. Les barreaux sont espacés de 200 mm et 40 mm, ces dernières grilles sont équipées de dégrilleurs (asservis à une perte de charge).
3.1.2.1.2.4.Actions de l'exploitant
Le contrôle de l'ensablement et de l'envasement est effectué périodiquement sur les ouvrages d'amenée. La fosse de décantation est contrôlée annuellement par sondage est dégravée si nécessaire, tout comme le canal d'amené au fond des biefs et le passage busé. L'envasement constaté est faible, il est donc envisagé d'effectuer ces contrôles non plus annuellement mais tous les trois ans.
Les actions de l'exploitant sont réduites, elles concernent uniquement les circuits SEC/SFI. L'exploitant peut manoeuvrer manuellement les filtres SFI et les dégrilleurs normalement asservis.
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3.1.2.1.2.5.Conclusion
La barrière de protection contre les débris flottants implanté sur la digue déversoir n'est plus en place. Elle ne présentait qu'une utilité limitée de part sa faible hauteur. De plus, on dispose d'une barrière supplémentaire au niveau de l'ouvrage de prise d'eau en canal.
Les différents dispositifs sont suffisants pour assurer une protection satisfaisante contre le colmatage.
3.1.2.1.3.Protection contre l'étiage
3.1.2.1.3.1 .Phénomènes physiques en Loire
La période des basses eaux : en été, le débit de la Loire est faible. De minces filets d'eau circulent au milieu des grèves de sable découvertes. On enregistre un creux marqué en Août-Septembre ou même en Octobre.
L'histoire du Val est également marquée par la carence de l'écoulement sur une courte période de l'été (1943, 1949, 1976); le débit journalier minimum en 1949 a avoisiné 19 mVs au droit du site. Cependant, les barrages d'amont de VILLEREST et de NAUSSAC permettront de maintenir un débit d'étiage minimum d'environ 60 m3/s au droit du site, sauf pour les années exceptionnellement sèches pour lesquelles l'amélioration sera aléatoire et faible (de l'ordre de + 10 m3/s pour l'étiage 1949 qui est d'un débit inférieur à celui de l'étiage centennal).
Le débit de Loire est réguler par des barrages. Durant les périodes d'étiage, l'objectif est d'empêcher que le débit estival de la Loire ne tombe au-dessous d'un certain seuil à ORLEANS (100 m3/s) et à NANTES (340 m3/s) grâce à des barrages d'accumulation dans les parties hautes du bassin.
3.1.2.1.3.2.Risques et points sensibles
Le risque encouru est de ne plus assurer le débit suffisant. L'ensemble des ouvrages est concerné. Les pompes SEC sont concernées car elles risquent de fonctionner en sous-débits (risque de cavitation, de détérioration de la partie mécanique).
3.1.2.1.3.3 .Dispositions constructives
L'ensemble du génie civil de prise d'eau a été calé pour approvisionner la station de pompage en eau jusqu'au PBES, soit 75,20 NGF en Loire. Ainsi, le barrage en Loire permet de conserver un niveau à peu près constant au niveau de la prise d'eau en Loire jusqu'au PBES. Le pertuis de prise d'eau est calé au dessous du seuil des PBES. Un canal d'amenée en béton a été construit au fond des biefs pour acheminer l'eau dans de telles conditions jusqu'à l'ouvrage de prise en canal (calé à 73 NGF).
De plus, les barrages de Villerest et de Naussac permettent de soutenir un débit d'étiage minimum d'environ 60 m3/s au droit du site (sauf pour les années exceptionnellement sèches).
L'assèchement de la Loire en dessous des PBES correspond à un cas classé "hors dimensionnement". Toutefois, dans un tel cas on peut utiliser la recirculation d'hiver. L'eau circule en circuit fermée, s'échauffe rapidement. L'utilisation de cette méthode est donc limitée dans le temps.
3.1.2.1.3.4.Actions de l'exploitant L'exploitant n'a que la possibilité d'ouvrir la recirculation d'hiver.
Dés que l'on atteint le niveau d'étiage historique (75,6 NGF), la tranche est passée dans un état de repli où le refroidissement par le SEC est le moins pénalisant : AN/RRA (RRA non connecté, refroidissement par les GV).
3.1.2.1.3.5.Conclusions
Les dispositions constructives semblent suffisantes pour garantir la permanence du débit lors des étiages. On s'assure que les tranches sont passées en état de repli (dès l'étiage historique) où le refroidissement par le SEC est le moins pénalisant, pour diminuer les conséquences en cas de perte de la source froide.
3.1.2.2.Protection contre les inondations
L'ensemble du génie civil ne nécessite aucune protection vis-à-vis des inondations n'est nécessaire. Néanmoins, le risque de bouchage de la prise en Loire augmente du fait des nombreux débris charriés par le fleuve en crue.
Seules les parties électriques des systèmes SEC et SFI nécessitent d'être protégées de l'eau. Les inondations à retenir contre sont de deux types :
• externes,
• internes.
Les parties électriques de ces systèmes sont placées dans la station de pompage ou sur les . La protection contre les inondations (pour ces systèmes) consistent à les protéger de l'eau.
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3.1.2.1.2.5.Conclusion
La barrière de protection contre les débris flottants implanté sur la digue déversoir n'est plus en place. Elle ne présentait qu'une utilité limitée de part sa faible hauteur. De plus, on dispose d'une barrière supplémentaire au niveau de l'ouvrage de prise d'eau en canal.
Les différents dispositifs sont suffisants pour assurer une protection satisfaisante contre le colmatage.
3.1.2.1.3.Protection contre l'étiage
3.1.2.1.3.1 .Phénomènes physiques en Loire
La période des basses eaux : en été, le débit de la Loire est faible. De minces filets d'eau circulent au milieu des grèves de sable découvertes. On enregistre un creux marqué en Août-Septembre ou même en Octobre.
L'histoire du Val est également marquée par la carence de l'écoulement sur une courte période de l'été (1943, 1949, 1976); le débit journalier minimum en 1949 a avoisiné 19 mVs au droit du site. Cependant, les barrages d'amont de VILLEREST et de NAUSSAC permettront de maintenir un débit d'étiage minimum d'environ 60 m3/s au droit du site, sauf pour les années exceptionnellement sèches pour lesquelles l'amélioration sera aléatoire et faible (de l'ordre de + 10 m3/s pour l'étiage 1949 qui est d'un débit inférieur à celui de l'étiage centennal).
Le débit de Loire est réguler par des barrages. Durant les périodes d'étiage, l'objectif est d'empêcher que le débit estival de la Loire ne tombe au-dessous d'un certain seuil à ORLEANS (100 m3/s) et à NANTES (340 m3/s) grâce à des barrages d'accumulation dans les parties hautes du bassin.
3.1.2.1.3.2.Risques et points sensibles
Le risque encouru est de ne plus assurer le débit suffisant. L'ensemble des ouvrages est concerné. Les pompes SEC sont concernées car elles risquent de fonctionner en sous-débits (risque de cavitation, de détérioration de la partie mécanique).
3.1.2.1.3.3 .Dispositions constructives
L'ensemble du génie civil de prise d'eau a été calé pour approvisionner la station de pompage en eau jusqu'au PBES, soit 75,20 NGF en Loire. Ainsi, le barrage en Loire permet de conserver un niveau à peu près constant au niveau de la prise d'eau en Loire jusqu'au PBES. Le pertuis de prise d'eau est calé au dessous du seuil des PBES. Un canal d'amenée en béton a été construit au fond des biefs pour acheminer l'eau dans de telles conditions jusqu'à l'ouvrage de prise en canal (calé à 73 NGF).
De plus, les barrages de Villerest et de Naussac permettent de soutenir un débit d'étiage minimum d'environ 60 m3/s au droit du site (sauf pour les années exceptionnellement sèches).
L'assèchement de la Loire en dessous des PBES correspond à un cas classé "hors dimensionnement". Toutefois, dans un tel cas on peut utiliser la recirculation d'hiver. L'eau circule en circuit fermée, s'échauffe rapidement. L'utilisation de cette méthode est donc limitée dans le temps.
3.1.2.1.3.4.Actions de l'exploitant L'exploitant n'a que la possibilité d'ouvrir la recirculation d'hiver.
Dés que l'on atteint le niveau d'étiage historique (75,6 NGF), la tranche est passée dans un état de repli où le refroidissement par le SEC est le moins pénalisant : AN/RRA (RRA non connecté, refroidissement par les GV).
3.1.2.1.3.5.Conclusions
Les dispositions constructives semblent suffisantes pour garantir la permanence du débit lors des étiages. On s'assure que les tranches sont passées en état de repli (dès l'étiage historique) où le refroidissement par le SEC est le moins pénalisant, pour diminuer les conséquences en cas de perte de la source froide.
3.1.2.2.Protection contre les inondations
L'ensemble du génie civil ne nécessite aucune protection vis-à-vis des inondations n'est nécessaire. Néanmoins, le risque de bouchage de la prise en Loire augmente du fait des nombreux débris charriés par le fleuve en crue.
Seules les parties électriques des systèmes SEC et SFI nécessitent d'être protégées de l'eau. Les inondations à retenir contre sont de deux types :
• externes,
• internes.
Les parties électriques de ces systèmes sont placées dans la station de pompage ou sur les . La protection contre les inondations (pour ces systèmes) consistent à les protéger de l'eau.
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3.1.2.2.1.Protection contre les inondations externes
II est pris comme inondation de référence la CMS (Crue Majorée de Sécurité) qui dans le cas du site de Saint-Laurent correspond au débit de la crue millénalle majorée de 15%. Dans ce cas, le niveau des eaux atteint 84,25 NGF. En amont du site des barrages écréteurs servent à diminuer le niveau atteint par les eaux en cas de crue. En contrepartie, la durée d'écoulement sera plus longue. La coordination entre les barrages et le site est orchestrée par la Direction Centrale Technique.
Au cours de la période 1939-1972 à GIEN, le chiffre de 2000 mVs a été enregistré au cours de 21 périodes, celui des 3000 m3/s trois fois (en 1966 notamment). Pourtant, aucune de ces valeurs n'est comparable à celles des années 1846, 1856 et 1866; le débit maximal de la Loire au droit du site est estimé à 6400 m3/s.
Le fleuve noie alors déversoirs et zones non protégées : au-delà de 5000 m3/s, une rupture des levées est à craindre, ce qui se traduirait par l'inondation de son lit majeur et du Val de CISSE (en aval de BLOIS). Ces grandes crues résultent de la chute simultanée de fortes pluies sur l'ensemble du bassin versant; les barrages d'amont ne pourront alors que limiter leurs effets.
Suivant le niveau atteint par l'eau, deux types de protection au niveau du site ont été prévues.
3.1.2.2.1.1 .Protection contre la crue millénale
II s'agit d'une protection passive : Les accès de la station de pompage sont hors d'atteinte des eaux en cas de crue millénale.
Le niveau atteint par la crue millénale atteint la cote de 83,80 NGF (cote connue avec un intervalle de confiance de 70%). La plate-forme du site sur laquelle les accès à la station de pompage sont implantés est à 83,70 NGF. Cette cote tient compte de l'implantation de SAINT-LAURENT B. Par contre, le seuil des portes des ouvrages situés sur la plate-forme du site est calé à ce niveau.
Pour toutes inondations dont le niveau n'atteint pas celui de la crue millénale, les parties électriques sont donc protégées car hors d'atteintes par les eaux.
3.1.2.2.1.2.Protection contre la CMS
Des mesures supplémentaires sont prévues pour faire face à la surcôte de 45 cm par rapport à la crue millénale. La protection contre la CMS est obtenue par des actions de l'exploitant :
1. en obturant les galeries communiquant avec l'îlot nucléaire,
2. en prévoyant des masques métalliques pour assurer l'étanchéité au niveau des accès aux ouvrages situés sur la plate-forme.
Les portes étanches des galeries SEC et coupe lame (au milieu de la galerie SEC) assurent l'étanchéité au niveau des galeries SEC.
Ces masques métalliques d'une hauteur de 80 cm sont situés à côté des sas et mises en place devant les sas dès la pré-alerte de très grandes crues suivant la procédure H5 "dépassement de la crue millénale". Ils sont contrôlés lorsque que l'alerte est émise (niveau cinquantenal : 81,70 NGF). Le tassement maximal de la plate-forme a été estimé à la conception à 22 cm. Par conséquent, la marge obtenue par les masques métalliques est de 45-22=13 cm. Les prises d'air, les trémies d'accès des matériels sont surélevés de 80 cm par rapport au niveau de la station de pompage, donc hors d'atteintes des eaux.
Les tassements au niveau de la station de pompage ne sont pas mesurés. Ces tassements sont faibles car la station de pompage est enterrée et creuse, elle subit donc une forte poussée d'Archimède qui limite son enfoncement. On peut donc afin de démontrer le respect de la protection contre la CMS utiliser les tassements de bâtiments plus lourds tels que les bâtiments combustible dont l'enfoncement est mesuré en 83 atteint 15 cm et l'enfoncement estimé au bout d'un temps infini atteint 16 cm. Donc, l'hypothèse de 22 cm est bien respectée. La station de pompage est donc étanchéifiée.
Notons enfin que la motorisation, le lavage et la goulotte d'évacuation des filtres SFI se situent au-dessus de 85 NGF ce qui assure sa disponibilité en cas de besoin. Néanmoins afin de ne pas dégrader les filtres, on suspend son fonctionnement dès que l'on atteint le niveau de la crue millénale.
3.1.2.2.2.Protection contre les inondations internes
Le système SEC est également protégé contre les inondations internes de la station de pompage ou venant des galeries SEC.
On garantit l'étanchéité du système suite à un séisme détruisant les tuyauteries d'eau de circulation entre la station de pompage et les locaux RRI. On obture les galeries à l'extrémité de la station de pompage au moyen de dispositifs d'étanchéité que l'on monte sur les trémies des galeries, ils sont doublés par des portes étanches.
Dans le cas d'une fuite interne dans la station de pompage ou si les dispositions précédentes n'étaient pas efficaces pouvant entraîner le noyage d'une salle, les dispositions suivantes ont été prises :
• évacuation des fuites par deux pompes (débit unitaire =110 m3/h, hauteur = 20 mCE) via un ru d'exhaure,
• dimensionnement des pompes SEC pour fonctionner 50 heures sous eau.
Ce temps est suffisant pour passer les tranches dans un état d'arrêt sûr.
Les risques d'inondations internes de la station de pompage sont essentiellement dus au circuit d'incendie qui est implanté dans chaque salle SEC, car les marges retenues sur les dimensions des composant du SEC sont importantes.
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3.1.2.2.3.Conclusions sur les inondations
Pour se prémunir d'une inondation causée dans les galeries SEC (ou plus haut), deux dispositifs sont prévus, l'un fixe (porte étanche pour les petites fuites), l'autre mobile. Dans le cas d'inondations internes, deux pompes d'exhaure assurent l'évacuation de l'eau à hauteur de 110 m3/h par pompe. Si cette parade ne suffisait pas, les pompes SEC sont dimensionnées pour fonctionner 50 heures sous eaux. Ce temps est largement nécessaire pour passer la ou les tranches en état de repli défini par les procédures H 1.
La plate-forme du site est hors atteintes par les eaux tant que le niveau reste inférieur à la crue millenale (83,80 NGF). Au delà, une procédure prévoit l'implantation de système d'étanchéité mobiles dès que la pré-alerte "grandes crues" est annoncée, soit avant que le niveau cinquantenal soit atteint (81,70 NGF). Ces dispositifs restant efficaces au-delà de la CMS.
Ces dispositions semblent satisfaisantes.
3.1.2.3.Analyse d'exhaustivité de l'alarme SEC 008 AA
L'entrée dans la procédure Hl "Perte totale source froide" est activée lorsque l'alarme SEC 008 AA. Cette alarme est donc une alarme DEC, elle retranscrit sous forme lumineuse sur le tableau de commande les trois cas recensés de la perte de la source froide :
• bouchage de la paire d'échangeurs RRI/SEC (delta P > 2,4 bars),
• bouchage de la station de pompage (delta P échangeurs < 0,3 bars),
• perte totale des pompes (basse pression au refoulement P<1,2 bars).
A P élevé P basse refoulement A P faible Echangeur SEC/RRI 01-03 PO EchangeurSEC/RRl voie A-33 SP 21 SP VoieB-36SP
P>2,4b P<l,2b P<0,3b
A P faible Echangeurs SEC/RRI
voie A-35 SP P<0,3b
A P élevé EchangeurSEC/RRl
voieB-34SP P > 2 , 4 b
P base refoulement 02-04 PO
22 SP P< 1,2 b
008 AA
On constate que l'alarme n'est générée que par des capteurs implantés sur le système SEC. Toutefois, les incidents (hors inondations) pouvant se produire sur les ouvrages de génie civil n'ont qu'une conséquence : perte de débit. Cette perte de débit sera détectée soit par une pression faible au refoulement ou soit par delta P echangeur faible. Ainsi l'alarme SEC 008 AA couvre tous les cas de dysfonctionnements que nous venons d'évoquer.
3.1.2.4.Cas dimensionnants
Parmi la documentation, on distingue trois différents cas dimensionnants :
• Deux tranches en arrêt rapide (moins de 20 heures),
• Une tranche en APRP,
• Dimensionnement au fonctionnement normal.
Parmi ces trois cas, il apparaît que le cas le plus pénalisant est le passage en arrêt à froid en moins de 20 heures. Toutefois, d'un point de vue sûreté, le cas à retenir est F APRP.
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3.1.2.5.Critère : débit SEC ou capacité d'échange?
Dans le rapport de centrale, on trouve deux définitions antagonistes :
• Les pompes sont dimensionnées pour assurer le débit nécessaire en fonctionnement normal, soit 2200 m3/h.
• Le contrôle de la capacité d'échange permet de garantir que la chaîne EAS/RRI/SEC est toujours à même d'évacuer la puissance en cas d'APRP quel que soit la température d'eau brute et quelque soit le débit. Il n'est donc pas attaché de critère de sûreté au choix du débit SEC.
Il apparaît important d'effectuer une recherche la plus exhaustive possible de tous les documents susceptibles de contenir une information afin de clarifier le rapport de centrale qui est en cours de réexamen. Le rapport de centrale constitue la référence en terme de sûreté.
3.1.2.5.1.Critère de débit SEC
II apparaît nécessaire de lister les documents en fonction du critère de débit qu'ils préconisent : Critère de débit SEC
2200 m3/h
1760 m3/h
Documents contenant le critère
• DSE SEC
• DSESFI
• Rapport standard ("débit de dimensionnement")
• Rapport de centrale (§7..3)
• E-RET/ME 76-56 (dimensionnement des pompes SEC et SEN)
• Analyse d'essais de démarrage des pompes SEC de 1980
• PPE essais de démarrage
• PEE SEC DEC 151 i n d A e t C (1995)
• Fiche FAREE ind A (essais de 93) validée en 1995
• procédure de conduite S.DIV.3
Le critère de 1760 m3/h trouve sa justification dans un calcul du SEPTEN effectué en 93 à la demande de l'Equipement.
Au vu des éléments ci-dessus et après avoir contacté les services centraux, le critère de débit à respecter est de 1760 m3/h.
3.1.2.5.2.Critère de capacité d'échange
Dans la note E REP R 81-62 C (Capacité des échangeurs RRI/SEC à faire face à un APRP), l'étude de l'influence du débit SEC est étudiée. Un calcul montre que le débit SEC supérieur à 1700 m3/h n'a que peu d'influence sur la puissance évacuée. Les abaques de suivi d'encrassement sont élaborés à la fin de cette note et restent valables quelque soit le débit SEC car "elles sont quasiment confondues".
En fonctionnement normal (tranches en puissance), les procédures de suivi d'encrassement des échangeurs RRI/SEC (EP RRI 20 essai hebdomadaire) permettent de garantir que la chaîne EAS/RRI/SEC soit toujours à même d'évacuer la puissance résiduelle en cas d'APRP.
3.1.2.5.3.Aspect physique du problème
Afin de statuer sur le critère à respecter, une étude physique est nécessaire. Seul le paramètre physique "capacité d'échange"
permet de garantir qu'un échangeur est capable d'évacuer une puissance donnée. La tenue des pompes du système RRI est assuré si la température de sortie reste inférieure à 50°C
• Modélisation de l'échangeur
QRRI
lESEd
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• Notation : Variables
P KS
T E MU TSMU IÎIRRI
CpRRI
T E SEC T S S E C ITISEC
CpsEC
Description
Puissance échangée entre les circuits RRI/SEC Capacité d'échange
Température d'entrée RRI Température de sortie RRI
Débit volumique Capacité calorifique de l'eau
Température d'entrée SEC Température de sortie SEC
Débit volumique Capacité calorifique de l'eau
Description Donnée Inconnue Inconnue
Donnée de conception à respecter Donnée de conception
Calculable Donnée Inconnue
Variable Calculable Bilan thermique :
P =ms
ECx(h
s-h
E) = (mCpJ
X ( TS S E C- TE S E C)V ySEC
P =
Par définition, P = KS x
RRI
X\ ^S RRI 1 E R R I ) ( 2 )
\*SRRI *ESEC/
T - T
XE RRI *S SEC
T - T
*• -"-S RRI -"-E SEC '
(3)
• Résolution du système
En éliminant les variables de température sortie SEC et entrée RRI, on aboutit à la capacité d'échange.
KS = 1
mCpj - ImCp
RRI ^ J SEC
x In 1 +
T - T
XS RRI 1E SEC
1 (jmCp
RRI
mCp
La capacité d'échange suffit à elle seule à caractériser l'ensemble du problème lié à l'évacuation de la puissance en APRP en fonction des données (puissance, température sortie RRI, température entrée SEC). Le débit SEC n'est qu'une composante de la capacité d'échange. Une étude de sensibilité sur ce paramètre permet d'apprécier son influence sur la capacité d'échange : Plus le débit SEC augmente, plus la capacité d'échange augmente et donc plus la puissance évacuable est importante.
3.1.3.2.4.Conclusion
Au vu de ces résultats qui ont été présentés en Comité Technique, la situation du site de Saint-Laurent apparaît comme satisfaisante car le site suit la capacité d'échange qui garantit l'intégrité de la troisième barrière en cas d'APRP. Malgré la situation satisfaisante de l'exploitation (l'essai périodique EP RRJ 20 a été approuvé par l'Autorité de Sûreté), le site cherche à améliorer son process de contrôle de la capacité d'échange. Ainsi, la décision suivante à été prise :
Améliorer l'essai périodique EP RRI 20 pour tenir compte des températures élevées et des bas niveaux en Loire (cf.
paragraphe 4).
Cette décision a été immédiatement suivie d'une proposition de modification du rapport de centrale qui est en cours d'examen par les services centraux.
3.2. Analyse de l'exploitation
L'exploitation de la source froide peut comme nous l'avons déjà vu dans les cas particuliers présentés au paragraphe 2 (le gel ou les inondations) influer sur la fiabilité de la source froide. Il s'agit donc de recenser toutes les manoeuvres d'exploitation non prévues à la conception et d'en établir les causes et les impacts.
En fonctionnement "normal" des tranches, l'exploitant agit uniquement sur les systèmes SEC, SFI.
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