2.1.5.1. La directive europeenne

L’entree en vigueur de la directive europeenne relative a la liberalisation du marche de I’energie dans le droit frangais depuis 1999 conduit a l’ouverture du marche frangais a la concurrence. Depuis juillet 2007, l’ensemble des clients frangais, industriels, secondaires et particuliers a la possibilite de choisir son fournisseur d’electricite.

L’amortissement du parc nucleaire etant bien engage (plus de 50 %), cet outil de pro­duction consequent et centralise constitue un atout non negligeable pour EDF. Cependant, l’emergence de nouveaux acteurs sur le marche et de nouvelles techniques de production decentralisee (cogeneration, pile a combustible, energies renouvelables) bouleversent les donnees economiques sur lesquelles sont baties les gestions du combustible. Le trading (vente de la partie hors contrat de fourniture de capacite de production sur une bourse de l’electricite) se developpe, imposant plus de reactivite aux producteurs. Les considera­tions d’independance energetique nationale, de planification a long terme des moyens de production, d’amenagement du territoire, de developpement durable et de service public doivent etre amenagees en fonction des contraintes du marche.

De nouvelles gestions sont en cours de definition pour repondre avec plus de sou — plesse aux changements qu’impose l’ouverture du marche. L’un des axes importants est la recherche d’une certaine flexibilite des gestions par variation limitee du nombre d’assem — blages neufs dans la recharge, de l’ordre de ±8, permettant de moduler les longueurs de campagnes sur une plage d’un a trois mois afin de maintenir une bonne saisonnalisation des arrets.

On appelle « evenement » toute non-conformite aux regies associees a un domaine d’ex- ploitation (indisponibilite d’une fonction de sQrete requise, franchissement d’une limite du fonctionnement normal). Les evenements sont classes en deux groupes :

• les evenements du groupe 1 : ils generent directement une augmentation du risque de deterioration d’une des trois barrieres, avec des consequences radiologiques de­passant les limites acceptees lors de la conception de l’installation;

• les evenements du groupe 2 : ils couvrent des materiels ou systemes dont l’indis — ponibilite compromet le controle, le diagnostic ou la conduite suite a d’eventuelles anomalies.

On distingue aussi :

• les evenements fortuits, d’occurrence aleatoire, consecutifs a la decouverte inopinee d’une anomalie de fonctionnement;

• les evenements programmes, d’occurrence certaine, suite a la realisation du Programme de maintenance preventive ou d’essais periodiques.

Ces deux types d’evenements peuvent etre rattaches aux groupes 1 ou 2.

Suite a la decouverte d’un evenement du groupe 1 ou 2, l’exploitant doit tout mettre en reuvre pour revenir a une situation normale dans les plus brefs delais ou, a defaut, dans les temps limites definis dans le cadre des STE.

Si ce n’est pas possible :

• pour tous les evenements du groupe 1 : l’exploitant doit alors rejoindre un etat de repli plus sQr que l’etat initial ou a ete decouverte l’anomalie, sans depasser la duree specifiee du transitoire de repli;

• pour certains evenements du groupe 2 : l’exploitant doit mettre en reuvre des me — sures palliatives prevues dans les textes en attendant une reparation definitive.

Tous les evenements du groupe 1 disposent d’un delai d’amorgage de repli avant de passer a l’etat de repli. Ce delai d’amorgage de repli est mis a profit pour:

• confirmer le diagnostic;

• preparer le repli ;

• retrouver, le cas echeant, la disponibilite du materiel et eviter un transitoire.

Lors de l’exploitation de la tranche, plusieurs evenements peuvent survenir simultane — ment. Il convient alors d’edicter des regles en cas de cumul d’evenements.

Les regles de cumul sont differentes selon le domaine d’exploitation dans lequel on se trouve :

• soit RP, AN/GV, AN/RRA;

• soit API, APR, RCD.

Compte tenu de la nature differente, sur le plan sQrete, des evenements des groupes 1 et 2, il n’y a pas lieu d’etablir des cumuls entre groupes. Les cumuls d’indisponibilites a l’interieur d’un meme systeme sont traites dans les evenements relatifs a celui-ci.

Dans le cas de cumuls d’indisponibilites du groupe 1 en RP, AN/GV, AN/RRA, deux regles simples s’appliquent:

1. choix de l’etat de repli si les etats de repli sont differents :

si une des indisponibilites affecte une source electrique, la tranche sera conduite en AN/RRA, pressuriseur diphasique; dans les autres cas, la tranche sera conduite a l’etat de repli, correspondant a l’un des evenements, qui est le plus proche de l’API;

2. choix du delai de repli :

— si un des delais est inferieur ou egal a 8 heures, amorcer le repli sous 1 heure;

— si le plus court des delais est superieur a 8 heures et inferieur ou egal a 24 heures, amorcer le repli sous 8 heures;

— si le plus court des delais est superieur a 24 heures, amorcer le repli sous 24 heures;

— en cas de cumul de 3 evenements ou plus, amorcer le repli sous 1 heure.

En cas de cumul d’evenements du groupe 1 en API, APR, RCD, les regles suivantes s’appliquent:

• l’analyse de sQrete en temps reel permettra seule de definir la conduite la mieux adaptee a la situation;

• le cumul de deux evenements ou plus affectant des systemes elementaires differents ne doit pas etre prolonge au-dela de 24 heures;

Pour les cumuls d’indisponibilites dans le groupe 2 :

• un cumul de cinq indisponibilites dans le groupe 2 ne doit pas se prolonger au-dela de 24 heures;

• un cumul de six indisponibilites ou plus dans le groupe 2 ne doit pas se prolonger au-dela d’une heure;

• si la tranche est initialement divergee (domaine RP), elle sera repliee en AN/GV dans les memes delais que les deux regles precedentes.

Avant de realiser le programme d’essais physiques au redemarrage, un certain nombre d’actions et d’essais sont necessaires afin de s’assurer de la disponibilite des materiels ou I’obtention des conditions requises pour assurer le deroulement des essais dans le respect de la surete.

6.1.5.1.1. Reglage des chaines RPN

Sur l’ensemble des paliers, les coefficients de calibrage des chaTnes RPN sont reinitialises en prenant comme reference les valeurs du cycle precedent. Generalement, les coeffi­cients sont issus d’un calibrage a 100 % PN du cycle precedent, en debut de campagne. En cas de changement de chaTne RPN pendant l’arret de la tranche, on utilisera la moyenne du retour d’experience des calibrages pour la chaTne remplacee. Cette reference est corrigee des effets de variation de la distribution radiale de puissance theorique entre le nouveau et le precedent creur.

6.1.5.1.2. Reglages des seuils d’arret automatique du reacteur

Cette phase est importante car elle permet d’eviter un arret automatique intempestif du reacteur lors des essais de redemarrage tout en assurant une protection renforcee durant les essais. On donne dans le tableau 6.3 les differents reglages des seuils pendant l’arret de la tranche, les essais a puissance nulle et la montee en puissance.

D’une maniere generale, les seuils sont abaisses avant le redemarrage puis progressi — vement relaxes jusqu’a leur valeur normale au fur et a mesure de la montee en puissance et des calibrages de l’instrumentation et des protections.

Les principaux objectifs des essais EP-RPN 11 et 12 pour les REP 900 MWe sont:

• la mesure de la distribution de puissance,

• la verification des coefficients de calibrage des CNP,

• la determination du ЛІ de reference necessaire a l’actualisation du domaine de fonc — tionnement,

• le recalage des thermocouples RIC sur le desequilibre azimutal de puissance interne,

• le suivi des irradiations des assemblages et la determination de la longueur naturelle recalee de fin de campagne a partir de la mesure de la concentration en bore critique a 100 % PN.

Les objectifs sont sensiblement les memes lors de la realisation des cartes de flux pour les REP 1300 MWe et N4 :

• la mesure de la distribution de puissance;

• la verification des coefficients de l’instrumentation externe en :

— distribution axiale de puissance (actualisation de la matrice [S] et eventuelle — ment de la matrice [T]);

— niveau de puissance thermique;

• l’actualisation du facteur radial de point chaud Fxy(z) toutes barres hautes;

• le suivi des irradiations des assemblages et la determination de la longueur naturelle recalee de fin de campagne.

Les differences proviennent essentiellement de la conception des systemes de protec­tion du creur distincte entre les deux paliers (cf. chapitre 8).

Le resultat de l’algorithme sert a activer une alarme de surinsertion des groupes, mais son affichage fournit egalement des informations supplementaires a l’operateur pour le pilotage de la tranche.

L’algorithme du CMA est conjointement programme dans le SPIN et dans l’US. Les alarmes d’aide au pilotage de dilution et de borication sont elaborees dans l’US. Les deux systemes SPIN et US assurent en parallele le calcul de surinsertion des groupes. En re­vanche, seul le CMA du SPIN assure la protection vis-a-vis de l’accident de dilution in — controlee du bore en puissance (figure 8.12).

Les groupes de compensation de la puissance reprennent comme en suivi de charge les variations de reactivite liees aux variations de puissance imposees par le telereglage. En reglage primaire de frequence, c’est principalement le groupe R qui est sollicite. Pour des ecarts de frequence superieurs a 60 mHz, les GCP viennent alors soutenir l’action du groupe R.

Le groupe de regulation de temperature compense les evolutions de reactivite resultant du reglage primaire de frequence ainsi que celles dues au xenon.

La marge d’antireactivite est definie comme le niveau de sous-criticite qui, suite a un fonctionnement creur critique (a l’equilibre xenon), serait atteint apres l’Arret automatique reacteur, soit la chute de toutes les grappes moins une, compte tenu de l’apport eventuel de reactivite dQ a la reduction de la puissance du creur. La grappe supposee bloquee en position haute est la plus antireactive des grappes non entierement inserees a l’instant initial.

La marge d’antireactivite decroTt en fonction de I’avancement dans le cycle suite a I’augmentation des contre-reactions de puissance et en particulier celle de l’effet modera — teur. Elle est determinee a partir d’un bilan prenant en compte (tableau 3.3) :

• Le defaut de puissance (augmentation de la reactivite du creur lors du passage de la puissance nominale a puissance nulle), maximum en fin de campagne et penalise de 10 %;

• l’antireactivite totale des grappes, la plus antireactive restant bloquee hors du creur;

• l’efficacite du groupe R (ou D) en puissance, initialement en limite tres basse d’inser — tion et l’antireactivite perdue du fait des incertitudes de positionnement des groupes de compensation de puissance, qui contribuent a diminuer l’efficacite de l’AAR;

• la faible usure neutronique des grappes (de l’ordre de 100 pcm);

• l’effet de vide dQ a l’ebullition locale qui peut exister dans le creur et qui n’est pas explicitement modelisee dans les codes de calculs, estime a 50 pcm;

• l’effet de redistribution axiale de puissance sous forme d’une valeur forfaitaire (~1000 pcm).

Tableau 3.3. Calcul typique de Marge d’antireactivite en gestion GARANCE.

Le respect du critere de marge d’antireactivite est verifie en fin de campagne. Les valeurs seuils pour les differentes gestions sont regroupees dans le tableau suivant:

La temperature du fluide primaire est mesuree par des thermocouples en Chromel-Alumel, gaines en acier inoxydable et isoles a l’alumine (figure 5.7). Les thermocouples penetrent dans la cuve par des traversees au niveau du couvercle. Ils sont guides a l’interieur de la cuve par des conduits fixes de fagon permanente aux equipements internes superieurs. Ces thermocouples sortent des conduits a leurs extremites inferieures et les soudures chaudes sont positionnees legerement au-dessus de la plaque superieure du creur dans le courant d’eau de l’assemblage concerne. En exploitation, les thermocouples sont toujours en creur. Ils font partie de l’instrumentation fixe du creur.

Les mesures de temperature au sommet des assemblages combustibles permettent a l’operateur de disposer en permanence d’une carte de la repartition radiale de temperature sortie creur. En cas d’indisponibilite des detecteurs mobiles de mesures de flux, cette carte est le seul moyen de controle de la distribution radiale de puissance du creur.

La repartition des thermocouples et des detecteurs mobiles dans le creur est illustree pour les REP 1300 MWe dans la figure 5.8.

L’instrumentation du N4 est une reconduction de l’instrumentation creur REP 1300 MWe avec 60 fourreaux internes mobiles au lieu de 58 et 52 thermocouples au lieu de 48.

etancheite thermocouple/conduit etancheite conduit/colonne

thermocouple

conduit

etancheite colon ne/m an chette

inferieure

manchette

couvercte

Figure 5.7. Schema des thermocouples.

Il s’agit de mesurer en dilution la courbe d’efficacite integrale et differentielle des groupes G1, G2 et N1 en recouvrement jusqu’a leur position de calibrage theorique a puissance nulle. Cet essai a une origine historique liee a l’introduction du mode G sur les REP 900 MW en 1982. Ce mode de pilotage requiert en effet l’insertion de groupes de com­pensation asservis a la consigne de puissance electrique de la tranche selon une courbe de calibrage dont l’actualisation fait l’objet d’un essai periodique en puissance (cf. para — graphe 6.1.6.6). La mesure a puissance nulle du programme d’essais physiques de rede — marrage permet :

• de controler le recouvrement axial des groupes de compensation de puissance;

• de verifier les calculs previsionnels d’antireactivite des groupes gris en recouvrement et donc en interaction a la fois radiale (du fait de l’implantation dans le creur des grappes de G1, G2 et N1) et axiale (du fait du recouvrement entre les groupes);

• de verifier la dependance axiale de l’efficacite differentielle des groupes de compen­sation dans les conditions de l’essai.

Le principe de l’essai est identique a celui expose lors de la mesure de l’efficacite du groupe R.

Cet essai est aujourd’hui conditionnel en cas de CTM positif.

Au contact de la gaine, le fluide s’echauffe et atteint les conditions de saturation. Des bulles de vapeur apparaissent alors a l’interface fluide/gaine a partir d’une certaine hauteur dans le creur. C’est le phenomene d’ebullition nucleee. Ce regime se caracterise par un tres bon echange entre la gaine et le caloporteur. Malheureusement, il est instable et une legere augmentation du flux thermique peut alors conduire a une brutale degradation de l’echange thermique.

. Film

• Temperature Temperature de

.jS FLUIDE GAINE vapeur

. PRIMAIRE x isolant

Temperature

de

saturation

Figure 8.1. Apparition de la crise d’ebullition.

Le phenomene de crise d’ebullition est la formation d’un film continu de vapeur a la surface de la gaine du combustible (figure 8.1). Ce film de vapeur se cree lorsque le flux thermique est suffisamment eleve. Il va jouer le role d’isolant thermique et provoquer une degradation brutale de l’echange thermique entre la gaine et le fluide primaire. L’energie produite dans le combustible n’est alors plus correctement transmise au fluide primaire et la temperature de la gaine augmente de maniere tres importante.

On appelle Departure from Nucleate Boiling (DNB) le debut de la crise d’ebullition ou la fin de l’ebullition nucleee. Deux grandeurs physiques sont calculees pour estimer le risque de crise d’ebullition :

• le flux critique Фс,

• le REC, Rapport d’echauffement critique ou DNBR (DNB Ratio) ou encore Rapport de Flux Thermique Critique (RFTC).

Le REC est defini par:

Flux thermique critique Фс

REC. — —.———- .——— :——— .—— .— — —

Flux thermique local Ф|

Le flux critique est, par definition, la valeur du flux transmis au liquide a partir de laquelle il y a apparition du phenomene de crise d’ebullition. La valeur du flux critique depend des parametres locaux du fluide primaire tels que la pression, la temperature, le debit, le titre, etc.

Pour estimer la valeur du flux critique, on utilise des correlations empiriques basees sur des resultats experimentaux obtenus dans des boucles d’essais. Dans les REP d’EDF, on utilise principalement les correlations W3 et WRB1 d’origine Westinghouse.

Pour les accidents de classe 2, il est requis que le flux local soit inferieur au flux critique pour eviter la crise d’ebullition. Mais, la valeur du flux critique, elaboree a partir d’une correlation, est entachee d’une incertitude globale resultant de la dispersion des resultats experimentaux et de la qualite statistique de la correlation. Pour s’assurer a 95 % de ne pas avoir de crise d’ebullition dans le creur, on impose le respect de criteres suivants concernant le REC :

• REP 900 MWe et 1300 MWe : REC > 1,17 pour la correlation WRB1.

La correlation WRB1 est valable dans un domaine de pression moins etendu que la correlation W3. Elle permet de couvrir neanmoins l’essentiel des accidents du Rapport de sQrete a l’exception des accidents de refroidissement. Pour ces accidents, au cours desquels la pression descend en dessous de 70 bar (cas de l’accident de RTV par exemple), la correlation W3 avec un critere specifique (REC > 1,45) est utilisee.