Qu'est-ce qu'un pressuriseur ?
Un pressuriseur est un réservoir cylindrique de grande taille intégré dans un système de refroidissement d'un réacteur à eau pressurisée. Sa fonction principale est de réguler la pression du fluide primaire, tout en servant également à la détection du niveau d'eau et comme dispositif de sécurité pour la décharge de pression.
Parties du Pressuriseur Nucléaire
Comment fonctionne un pressuriseur ?
Le fluide primaire peut être chauffé par le réacteur ou par des éléments chauffants électriques situés à la base du pressuriseur. Lorsque la température du fluide primaire augmente, son volume s'accroît. Cette expansion se produit également dans le pressuriseur, car il est relié au système de fluide primaire par une ligne de surpression. L'expansion thermique du fluide primaire entraîne la compression de la vapeur au sommet du pressuriseur, ce qui augmente la pression du système.
La pression du système peut être réduite en injectant de l'eau relativement froide dans le pressuriseur via une buse de pulvérisation. Cela provoque la condensation de la vapeur à l'intérieur du pressuriseur, réduisant ainsi son volume et abaissant la pression du système de fluide primaire.
Les pressuriseurs sont des composants essentiels pour la sécurité dans une centrale nucléaire PWR, car ils maintiennent le fluide primaire à l'état liquide, diminuant ainsi le risque de surchauffe du cœur du réacteur.
Pressuriseurs Dynamiques et Statiques
La pression dans le circuit primaire d'un réacteur à eau pressurisée (PWR) est maintenue par un pressuriseur. Les pressuriseurs peuvent être statiques ou dynamiques; ce modèle 3D représente un pressuriseur dynamique. Un pressuriseur dynamique remplit les fonctions suivantes.
- Maintenir la pression d'un système au-dessus de son point de saturation.
- Fournir un moyen de contrôler l'expansion et la contraction du fluide du système.
- Fournir un moyen de réguler la pression d'un système.
- Fournir un moyen d'éliminer les gaz dissous du système en ventilant l'espace vapeur du pressuriseur.
Quelles sont les principales parties d'un pressuriseur nucléaire ?
Cuve
Le pressuriseur fournit un point dans le système du réacteur où le liquide et la vapeur peuvent être maintenus en équilibre dans des conditions saturées, à des fins de contrôle. Bien que les conceptions diffèrent d'une installation à l'autre, un pressuriseur typique est conçu pour un maximum d'environ 2 500 psi (≈172 bar) et 680°F (≈360°C). Les têtes hémisphériques supérieure et inférieure du pressuriseur sont généralement construites en acier au carbone, avec un revêtement en acier inoxydable austénitique sur toutes les surfaces exposées au système d'eau du réacteur.
Évent
Un évent est utilisé pour éliminer les gaz dissous du système ; un dégazeur remplit une fonction similaire dans un circuit d'alimentation en eau de chaudière. Bien que de nombreux gaz dissous soient évacués du pressuriseur, l'élimination de l'oxygène et du dioxyde de carbone est la plus importante. L'oxygène rend l'eau corrosive, tandis que le dioxyde de carbone abaisse le pH de l'eau, rendant l'eau plus acide et donc plus corrosive.
Buse de Pulvérisation
La pression à l'intérieur du pressuriseur est réduite à l'aide d'une buse de pulvérisation. Une buse de pulvérisation est un dispositif situé en haut du pressuriseur ; elle est utilisée pour atomiser l'eau entrante de la branche froide. La pulvérisation d'eau froide dans le pressuriseur réduit la température de l'eau à l'intérieur du pressuriseur et provoque la condensation de la vapeur, ce qui entraîne une réduction de la pression du système.
Diffuseur de Surpression
Un diffuseur de surpression est installé à la base du pressuriseur. L'eau déchargée du pressuriseur passe par la ligne de surpression et entre dans le circuit primaire.
Faisceau de Chauffage Électrique
Les éléments chauffants électriques sont utilisés pour chauffer l'eau à l'intérieur du pressuriseur. Lorsque l'eau atteint sa température de saturation, elle commence à bouillir. L'eau en ébullition remplit le vide au-dessus du niveau d'eau de fonctionnement normal, créant un environnement saturé d'eau et de vapeur. La température de l'eau détermine la quantité de pression développée dans l'espace vapeur, plus les chauffages sont engagés longtemps, plus l'environnement devient chaud. Plus l'environnement est chaud, plus la pression est élevée.
Buse de Détection de Niveau
Des capteurs de niveau sont installés à divers endroits sur la cuve du pressuriseur. La surveillance en temps réel du niveau d'eau du pressuriseur garantit que le personnel est immédiatement alerté si le niveau d'eau du pressuriseur diminue. Sur ce modèle 3D, le capteur de niveau serait monté à cet emplacement, et au même emplacement plus bas sur la coque du pressuriseur.
Soupape de Sûreté
Un pressuriseur contrôle la pression du système d'eau de refroidissement et agit comme un dispositif de sécurité pour la décharge de pression pour le système. Une soupape de décharge pilotée (PORV) est installée en haut du pressuriseur. Si la pression du système augmente au-delà d'un seuil donné, la PORV s'ouvre et la vapeur est déchargée dans un réservoir de décharge. Un dispositif de décharge secondaire (souvent un disque de rupture) est prévu comme mesure de sécurité supplémentaire.
Niveau d'Eau de Fonctionnement Normal (NOWL)
Le pressuriseur est situé plus haut que les autres réservoirs de pression d'eau de refroidissement du réacteur. C'est le seul réservoir qui n'est pas complètement inondé d'eau de refroidissement. Comme le pressuriseur a un niveau d'eau de fonctionnement normal, il peut être mesuré pour fournir un avertissement précoce si le niveau de liquide de refroidissement du réacteur diminue.
Ressources Supplémentaires
https://en.wikipedia.org/wiki/Pressurizer
https://www.nuclear-power.net/pressurizer
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/pressuriser