DESCRIPTION

L'invention concerne un circuit auxi liaire de contrôle vo lumét ri que et chimique conçu pour être raccor¬ dé sur le circuit primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression et jouer le rôle d'un vase d'expansion. Le circuit primaire d'un tel réacteur comporte une cuve dans laquelle est placé Le coeur du réacteur, ainsi que plusieurs boucles contenant chacune un généra¬ teur de vapeur et une pompe de circulation. L'eau du cir¬ cuit primaire traverse le coeur, où elle est réchauffée à une température généralement voisine de 328°C. Elle traverse ensuite les générateurs de vapeur, dans lesquels elle est refroidie à une température généralement voisine de 293°C, puis les pompes de circulation, avant de reve¬ nir dans la cuve du réacteur. A ce circuit primaire est habituellement asso¬ cié un ensemble complexe de circuits auxi liaires. Cet ensemble comprend notamment un circuit de pressuri seur, un circuit de contrôle volumétrique et chimique RCV et des circuits d'injection de sécurité RIS. Le pressuriseur a pour fonction d'imposer une pression, par exemple voisine de 155 bars (15,5 MPa), au circuit primaire à la sortie du coeur. A cet effet, L'eau primaire y est chauffée électriquement pour assurer La formation d'un volume de vapeur. Le pressuriseur est en outre muni de soupapes de décharge destinées à limiter la pression. La vapeur déchargée aboutit à un ballon ou réservoir de décharge du pressuriseur RDP muni d'un circuit de refroidissement et d'un disque de rupture pour limiter La pression. Si le disque se rompt, de la vapeur d'eau en provenance du circuit primaire, éventuellement chargée en gaz de fis-

sion, se répand dans L'enceinte de confinement. En condi¬ tions normales, le condensât est envoyé à une installa¬ tion de traitement des effluents récupérables TEP.

Le circuit RCV, habituellement placé^ avec L'installation TEP, dans un grand bâtiment des "auxiliai¬ res nucléaires" distinct de l'enceinte du réacteur, trai¬ te une petite partie du débit de l'eau circulant dans le circuit primaire.

Ce circuit comporte notamment des fi ltres et des résines permettant d'éliminer de L'eau primaire des produits de corrosion, radioactives dans le coeur, ainsi que des produits de fission solides dissous, ayant diffu¬ sé du combustible. IL permet aussi d'éliminer par des ciels de réservoirs (sous 2 bars d'hydrogène) des pro- duits de fission gazeux dissous (xénon, krypton) et des résidus d'azote susceptibles de former de l'acide nitri¬ que corrosif lors de la décomposition radiolytique de l'eau dans le coeur.

Le circuit RCV a également pour fonction de limiter la teneur en tritium de L'eau primaire, au moyen d'un faible débit de purge à l'environnement d'hydrogène et d'eau tritiés. Il permet aussi de maintenir un pH convenable par l'adjonction de lithine enrichie en li¬ thium 7 et un excès d'ions d'hydrogène par l'ajout d'am- moniac ou d'hydrazine.

Le circuit RCV assure également le réglage de La teneur en bore de l'eau primaire. Ce réglage se fait par ajout d'acide borique (à très faible action sur le pH) ou déboration dans des évaporateurs de L' nstallation de traitement des effluents réuti lisables TEP.

Enfin, le circuit RCV assure La compensation volumétrique du circuit primaire, la masse spécifique de L'eau dans ce circuit passant par exemple de 990 kg/m' à 45°C à 690 kg/m ³ à 310°C dans un réacteur de 1300 MWe contenant 380 m ³ d'eau, ce qui nécessite L'évacuation

de 114 tonnes d'eau au chauffage et sa rentrée au refroi¬ di ssement .

Habi uellement, l'eau traitée par Le circuit

RCV est réinjectée dans le circuit primaire au moyen de pompes de charge, en particulier par L'intermédiaire de barrages d'eau aux joints des pompes de circulation du circuit primaire.

Les circuits RIS permettent, en cas de brèche de La paroi primaire, d'injecter de L'eau borée soit à partir de réservoirs accumulateurs sous pression d'azo¬ te, soit à partir de réservoirs à basse pression, en général extérieurs à l'enceinte, par L'intermédiaire de pompes d'injection. Lorsque ces réservoirs sont vidés, Les circuits d'injection sont mis en aspiration sur L'eau en excès présente dans L'enceinte, récupérée dans des puisards et refroidie sur des échangeurs par un circuit auxiliaire de refroidissement intermédiaire RRI, Lui-même refroidi sur des échangeurs par un circuit d'eau brute extérieur. Ces trois circuits combinés nécessitent de puissantes pompes qui reçoivent leur énergie électrique soit du réseau, soit de générateurs diesel. Plusieurs pompes et plusieurs générateurs diesel doivent être pré¬ vus pour parer d'éventuelles indisponibi lités.

Des propositions ont été faites pour réduire la complexité de tels systèmes et pour éviter le recours à des pompes spéciales en cas de brèche primaire. En particulier, on peut disposer à L'intérieur de l'enceinte de confinement une réserve d'eau borée, au-dessus du niveau du coeur nucléaire, soit dans des réservoirs à haute pression susceptibles de se déverser dans le cir¬ cuit primaire dès lors que le coeur risque d'être asséché et avant équi librage de pression entre circuit primaire et enceinte, soit dans un réservoir à basse pression qui ne peut se déverser vers le coeur que Lorsque L'équi li- brage s'est effectué du fait de la brèche. On citera les

propositions suivantes :

- des propositions anciennes concernant des réserves d'eau borée en situation haute dans L'enceinte, pour servir à L'aspersion à l'intérieur de L'enceinte en cas d'accident,

- les brevets français 78-21492 et 78-21493 de D. COSTES, qui décrivent une enceinte de réacteur contenant une importante réserve d'eau borée, pour faciliter L'injec¬ tion en cas de brèche primaire et pour prévenir l'écou- lenent du coeur fondu vers Le radier, mais qui ne pré¬ voient pas que cette réserve soit placée au-dessus du niveau de la cuve,

- le brevet français 79-24495 de M. FAJEAU, qui décrit un réservoir initialement à basse pression et muni d'un refroidi sseur, servant à la décharge du pressuriseur le cas échéant jusqu'à équilibre de pression pour per¬ mettre un refroidissement important du circuit primai¬ re, et pouvant alors réalimenter celui-ci par l'intei— médiaire d'un clapet, - le brevet français 79-28316 de M. FAJEAU, qui décrit un réservoir initialement à La pression primaire et plein d'eau borée, relié à la cuve par des conduites de petit diamètre telle que la réalimentation de cel- Le-ci se déclenche lorsqu'il y apparaît un niveau li- bre, et aux boucles de refroidissement primaire par des conduites de plus grand diamètre munies de vannes, ce réservoir étant pourvu d'un refroidisseur,

- le brevet français 81-03632 de M. FAJEAU et S. CR0XAT- T0, qui décrit un réservoir à relativement basse pres- sion, permettant d'abord de refroidir la cuve grâce à un échangeur intégré dans celle-ci, puis de la réali¬ menter après équilibrage des pressions,

- la communication "The Westinghouse AP600 passive safety Systems - A key to a safer, simplified PNR" présentée par L.E. C0NWAY à La Conférence ANS de Seattle en mai

1988, qui combine un réservoir à haute pression analo¬ gue à celui du BF 79-28316 et un important réservoir à niveau libre dans l'enceinte comme dans le BF 78-21492, mais susceptible d'inonder gravi tai rement La cuve primaire et Les cellules dans l'enceinte de sécurité, autour de celle-ci, et par ai lleurs analogue à celui des BF 79-24495 et 81-03632, - Les schémas publiés dans "Nuclear Engineering Interna¬ tional", juin 1988, page 32, sous Le titre "Advanced PWR concepts under considération in the USSR", qui montrent des enceintes à réserve d'eau intégrée.

On remarque que, selon ces propositions, les réservoirs ajoutés au circuit primaire trouvent leur uti lité en cas d'accident primaire notamment pour rempla- cer au moins partiellement les accumulateurs sous pres¬ sion d'azote et Les pompes d'injection des circuits RIS. Le fait d'éliminer l'azote est intéressant pour la sûreté car l'azote susceptible d'être injecté dans le circuit primaire se retrouve aux points hauts de celui-ci et casse alors la circulation naturelle. Par ai lleurs, le fait de remplacer les pompes du circuit RIS par des systèmes passifs peut, à l'évidence, améliorer La fiabi lité globale des systèmes de sûreté en cas de brèches primaires. De tels réservoirs ont aussi une uti lité en fonctionnement normal, en réduisant les astreintes liées à la décharge du pressuriseur et en participant au re¬ froidissement du réacteur et à son maintien à l'arrêt. Cependant, i ls ne participent pas aux fonctions du cir- cuit RCV précédemment décrites.

L'invention a précisément pour objet un circuit auxiliaire de contrôle volumétrique et chimique procurant

Les mêmes avantages que ceux ainsi décrits mais dont la conception lui permet d'assurer, à relativement haute pression, la compensation voLumétrique et La correction

chimique de l'eau du circuit primaire, tout en réduisant Les astreintes imposées aux apparei llages normalement installés dans le bâtiment des auxi liaires nucléaires attenant à L'enceinte du réacteur, et en permettant ainsi une substantielle économie.

A cet effet, i l est proposé un circuit auxi¬ liaire de contrôle volumétrique et chimique, apte à être raccordé sur un circuit primaire de réacteur nucléaire à eau sous pression contenant de l'eau primaire, ce cir- cuit auxi liaire comportant des moyens de prélèvement d'eau dans le circuit primaire, des moyens d'épuration de cette eau et de réglage de sa teneur en acide borique et en hydrogène, et des mσyervs réglables de réinjection d'eau dans le circuit primaire, caractérisé par Le fait qu'au moins un réservoir eau-vapeur est placé dans le circuit auxiliaire, à l'aval des moyens de prélèvement, ceux-ci comprenant des moyens de réglage du débit d'en¬ trée d'eau primaire dans le réservoir, qui assurent une détente de L'eau à sa pression de vapeur saturante, dans Le réservoir, l'ensemble des moyens de réglage des débits d'entrée et de sortie permettant un contrôle du volume d'eau présent dans le réservoir et, par conséquent, du volume d'eau contenu dans le circuit primaire.

Grâce à cet agencement, l'eau se trouve en quantité imposée dans le réservoir et i l se forme un ciel de vapeur saturante au-dessus d'elle, à une température peut être peu inférieure à la température minimum de l'eau dans le circuit primaire, par exemple 290,5°C. L'eau Liquide borée étant en présence de sa vapeur satu- rante, la pression peut être relativement élevée (7,5 MPa pour 290,5°C) tout en restant nettement inférieure à celle du circuit primaire (15,5 MPa au pressuriseur). Le réservoir constitue une réserve de sécurité à haute pression comparable à celle décrite plus haut. IL permet comme on le verra d'assurer la compensation volumétrique

liée à La di llatation de L'eau dans Le circuit primaire, ainsi que le traitement chimique de l'eau.

Les moyens de prélèvement et de réglage du débit d'entrée dans le réservoir sont alors essentielle- ment des détendeurs associés à des pompes à jet ou éjec- teurs, qui permettent la réintroduction dans le réservoir de certains débits prélevés à des fins d'épuration. Les moyens de réinjection sont constitués par les pompes de charge habituelles, réglables en débit. II est à noter que le circuit auxi liaire selon

L'invention, qui concerne Les parties à relativement haute pression du circuit primaire, est de préférence couplé à L'uti lisation d'une importante réserve d'eau intérieure à l'enceinte et située au-dessus du niveau de La cuve, conformément à La description faite dans La communication de L.E. Conway citée précédemment.

IL ressort de La définition du circuit auxi¬ liaire selon l'invention qui vient d'être donnée qu'en imposant La quantité d'eau présente dans Le réservoir et sans échange d'eau avec L'extérieur, on peut régler la quantité d'eau dans le circuit primaire, c'est-à-dire maintenir convenablement le niveau libre du pressuriseur. Ainsi, dans le cas d'un réacteur de 1300 MW électriques, le réservoir peut recevoir 110 tonnes d'eau Lors de La montée en température, sans aucune purge vers L'extérieur et, inversement, Les restituer lors du refroidissement sans qu'on ait à prévoir d'apport d'eau neuve comme c'est Le cas dans les circuits actuels. Le réacteur étant froid, le réservoir peut aussi être utilisé pour la vi - dange partielle nécessaire à l'ouverture du couvercle de la cuve.

Avantageusement, le réservoir eau-vapeur du circuit auxi liaire selon L'invention est relié au circuit primaire par une canalisation de diamètre relativement important munie d'un clapet, pour assurer une puissante

injection d'eau borée dans Le circuit primaire, en cas de brèche. On peut interposer sur cette canalisation un réservoir supplémenta re contenant un concentrât d'acide borique, pour assurer L ' anti réacti vité neutronique re- quise.

Le circuit auxiliaire selon L'invention permet également d'assurer le réglage des gaz dissous dans L'eau primaire en restant au niveau général de pression du réservoir eau-vapeur et sans faire appel aux ciels d'hy- drogène de réservoirs extérieurs. A cet effet, la vapeur qui surmonte Le Liquide dans le réservoir et qui est très enrichie en gaz, par rapport à ce qui est dissous dans le liquide, monte dans un séparateur d'hydrogène constitué par une colonne de disti llation où elle se refroidit et se condense progressivement. Le flux décroissant de va¬ peur s'enrichit en gaz jusqu'à devenir un gaz pratique¬ ment pur au sommet de la colonne, tandis que le liquide formé, de plus en plus enrichi en gaz vers le haut, s'ap¬ pauvrit en redescendant et retombe partiellement dégazé dans le réservoir.

On assure ainsi la séparation du mélange des gaz vis-à-vis de l'eau, avec un grand excès d'hydrogène qu'il convient de recycler. A cet effet, La chambre supé¬ rieure du dégazeur est reliée à un séparateur d'hydrogène tel qu'un perméateur comportant une membrane sélective qui ne laisse pratiquement passer que L'hydrogène. Ce dernier, qui apparaît dans la chambre à basse pression du perméateur, est aspiré par une des pompes à jet ser¬ vant à L'introduction de L'eau dans Le réservoir. Les gaz à éliminer, qui se concentrent dans la chambre à haute pression du perméateur, peuvent ensuite être sto¬ ckés afin d'assurer leur décroissance radioactive, avant de les rejeter dans l'atmosphère par une cheminée de purge. Le circuit auxi liaire selon L'invention peut

aussi assurer au moins en partie L'épuration de L'eau primaire, vis-à-vis des solides dissous radioactifs, en restant au niveau général de pression du réservoir eau- vapeur. A cet effet, une partie de l'eau du réservoir peut être refroidie à environ 50°C dans un échangeur récupérateur, introduite dans un demi néra l i seur à résine, saturée en bore, puis renvoyée après réchauffage soit dans le réservoir par l'intermédiaire d'une des pompes à jet servant à l'introduction de l'eau primaire dans le réservoir, soit dans le circuit primaire par l'intermédiaire d'une pompe de charge, l'ensemble de l'installation étant placé à l'intérieur de l'enceinte du réacteur.

Le circuit auxi liaire selon l'invention peut aussi être uti lisé pour assurer au moins en partie Le réglage de la teneur en bore dans Le circuit primaire, vis-à-vis des variations journalières de puissance impo¬ sées par le réseau électrique, en restant au niveau géné¬ ral de pression du réservoir eau-vapeur. Le réservoir sert alors de disti llateur, dans lequel on prélève le débit de sortie soit dans le Liquide en partie basse, soit dans La vapeur en partie haute. La vapeur ainsi prélevée est légèrement compressée par une des pompes à jet alimentant Le réservoir, de manière à pouvoir se condenser dans un échangeur immergé dans La partie basse. L'eau liquide obtenue, très chargée en gaz, ruisselle en partie haute dans la vapeur, où elle cède en grande partie ces gaz et quitte alors le réservoir. Si l'on évacue du réservoir L'eau ainsi disti llée, l'eau liquide contenue dans le réservoir s'enrichit en bore des apports du circuit primaire, tandis que celui-ci, corrélative¬ ment, s'appauvrit en bore. Un prélèvement de liquide en partie basse du réservoir permet au contraire de revenir progressivement à L'égalité des teneurs entre L'eau li- quide contenue dans le réservoir et l'eau contenue dans le ci rcuit primaire.

Lorsque, en fin de cycle de combustible, i l est nécessaire de faire varier journellement Les teneurs en bore avec une valeur très faible de La teneur mini¬ male, on serait conduit à des actions de disti llation trop fortes, risquant notamment de perturber les teneurs des corps protecteurs dissous dans L'eau primaire ; on adjoint donc à ce système de distillation des déminérali- seurs à résine nons saturée en bore, fonctionnant comme Les demi néra L î seurs précédemment cités à environ 50°C, ces demi néra Li seurs étant encadrés à cet effet par un échangeur refroi di sseur et un échangeur réchauffeur cou¬ plés l'un à l'autre. Les augmentations de teneurs en bore se font alors par ajouts d'acide borique. On peut aussi utiliser des résines procurant une teneur en bore en fonction de La température imposée au demi néra Li seur.

Le circuit auxiliaire selon L'invention a aussi pour avantage de permettre d'uti liser le réservoir eau- vapeur comme ballon de décharge du pressuriseur RDP. A cet effet, la canalisation de décharge de vapeur du pres- suriseur débouche dans un barboteur placé dans une zone inférieure du réservoir eau-vapeur. Cet agencement permet La récupération de La vapeur Libérée sans nécessiter son traitement et son épuration externe comme il était de règle auparavant. Les opérations de purge nécessaires pour limiter la concentration en gaz dans la vapeur du pressuriseur sont donc facilitées. De plus, le réservoir peut être dimensionné pour permettre la décharge complète du pressuriseur jusqu'à égalisation des pressions dans le circuit primaire, sans aucun rejet dans L'enceinte par rupture de disque comme ce peut être Le cas selon l'art antérieur.

Les diverses canalisations reliant Le réservoir eau-vapeur du circuit auxi liaire selon l'invention au circuit primaire, qui incorporent de préférence un échan- geur de refroidissement de L'eau prélevée dans le circuit

auxi liaire, peuvent bien entendu servir au moins partiel¬ lement pour la fonction de refroidissement à l'arrêt du réacteur.

Enfin, une purge vers l 'extérieur peut être prévue à la base du réservoir, pour éliminer les corps déposés et Laisser échapper chaque jour quelques mètres cubes d'eau primaire, moyennant la réinjection d'eau neuve, afin de limiter L'accumulat on de tritium sous forme d'eau tritiée. Les installations extérieures à L'enceinte du réacteur et permettant de traiter L'eau purgée ainsi que celle obtenue au circuit de récupération de fuite, d'assurer la réinjection correspondante, d'éta¬ blir la concentration nécessaire en bore dans le réser¬ voir supplémentaire interposé sur la canalisation d'in- jection vers Le circuit primaire et de régénérer Les demi nérali seurs Lors de l'arrêt du réacteur sont considé¬ rablement plus simples et limitées en encombrement que les installations actuelles.

Un mode de réalisation préféré de L'invention va à présent être décrit, à titre d'exemple non limita¬ tif, en se référant au dessin annexé dans lequel La figu¬ re unique représente de façon schématique Le circuit primaire d'un réacteur nucléaire à eau pressurisée équipé d'un circuit auxi liaire de contrôle volumétrique et chi- ique conforme à L'invention.

Afin d'en faci liter la lecture, Les systèmes de mesure et de commande associés au circuit i lLustré sur La figure n'ont pas été représentés. Ces systèmes sont de conception classique et ne font pas partie de l ' i nventi on .

Sur la figure, La référence 10 désigne la cuve d'un réacteur nucléaire à eau pressurisée. Cette cuve contient le coeur 12 du réacteur. Sur cette cuve sont branchées plusieurs boucles primaires, dont l'une seule- ment est représentée sur la figure, et qui constituent

avec La cuve 10 Le circuit primaire du réacteur.

Chacune des boucles du circuit primaire com¬ prend une canalisation 14 reliant la cuve 10 à un généra¬ teur de vapeur 16, une canalisation 18 reliant Le généra- teur de vapeur 16 à une pompe primaire 20 et une canali¬ sation 22 par Laquelle l'eau du circuit primaire est refoulée par la pompe 20 dans La cuve 10. Dans cette dernière, L'eau primaire est réchauffée par Le coeur 12 jusqu'à une température voisine par exemple de 328°C. Cette eau primaire est refroidie dans le générateur de vapeur 16, qu'elle quitte à une température voisine de 293°C.

Le circuit primaire du réacteur comporte égale¬ ment de façon connue un pressuriseur 24 raccordé sur la canalisation 14 de l'une des boucles du circuit. Un dis¬ positif de chauffage électrique 26 placé dans le pressu¬ riseur 24 permet de former un volume de vapeur à l'inté¬ rieur de ce dernier. L'eau primaire contenue dans Le circuit est ainsi mise sous pression. Une rampe d'aspei— sion 28 placée dans ce volume de vapeur est reliée à La canalisation 22 par une canalisation 30 contrôlée par une vanne 32, afin de permettre un abaissement de La pression Lorsque cela est nécessaire. Le circuit du pres¬ suriseur 24 permet ainsi d'établir et de contrôler la pression régnant dans le circuit primaire, la valeur de cette pression étant généralement d'environ 15,5 MPa correspondant à une température au pressuriseur de 345°C.

La cuve 10 du réacteur ainsi que l'ensemble des boucles formant avec cette dernière le circuit pri- maire sont placés à l'intérieur d'une enceinte de confi¬ nement dont l'une des parois est représentée schématique- ent en 34 sur la figure.

Conformément à l'invention, un circuit auxi¬ liaire de contrôle volumétrique et chimique de conception originale, situé pour l'essentiel à l'intérieur de L'en-

ceinte de confinement du réacteur, est associé au circuit primaire du réacteur.

Ce circuit auxi liaire comprend un ou plusieurs réservoirs eau-vapeur 36. Un réservoir 36 peut notamment être associé à chaque boucle du circuit primaire. Ce ou ces réservoirs 36 sont alimentés en eau prélevée dans le circuit primaire par une canalisation de prélèvement 38, qui est raccordée sur la canalisation 18 de L'une des boucles du circuit primaire, entre le générateur de vapeur 16 et la pompe de circulation 20 de cette boucle. La canalisation de prélèvement 38 est raccordée sur cha¬ cun des réservoirs 36 par un ensemble d'éjecteurs incoi— pores à des pompes à jet telles que les pompes 40a, 40b et 40c sur La figure. L'alimentation de chacune de ces pompes à jet est contrôlée par une vanne 42a, 42b et 42c respectivement. Le nombre des pompes à jet est choisi de façon à permettre de contrôler Le débit d'entrée des réservoirs 36 en ouvrant un nombre plus ou moins grand de vannes telles que 42a, 42b et 42c, chacune des pompes à jet fonctionnant de préférence à plein débit du jet.

Les éjecteurs incorporés aux pompes à jet ont pour effet de détendre l'eau prélevée dans le circuit primaire à sa pression de vapeur saturante, ce qui conduit à former un ciel de vapeur saturante au-dessus de l'eau liquide dans Le réservoir 36. Ainsi, si la température de l'eau prélevée dans La canalisation 18 est d'environ 293°C pour une pression de 15,1 MPa, la température dans le réservoir peut s'établir à environ 290,5°C pour une pression saturante de 7,5 MPa. Il est à noter que ces chiffres correspondent au cas où l'eau primaire prélevée par la canalisation 38 n'est pas refroidie, disposition qui paraît à préférer, comme on le verra ultérieurement.

Le circuit auxi liaire selon L'invention com- prend également une canalisation 44 de réinjection de

L'eau dans Le circuit primaire, dans Laquelle sont pla¬ cées une ou plusieurs pompes de charge 46. Comme on le verra plus en détail par La suite, cette canalisation peut être alimentée par plusieurs branches à différents niveaux dans chacun des réservoirs 36 et elle est raccoi— dée sur L'une des boucles du circuit primaire, par exem¬ ple par L'intermédiaire des barrages d'eau aux joints des pompes de circulation 20, de manière traditionnelle. Dans la configuration qui vient d'être décrite, les vannes 42a, 42b et 42c associées aux pompes à jet 40a, 40b et 40c, ainsi que la pompe de charge 46, consti¬ tuent des moyens de réglage de débit permettant de contrôler à volonté Le volume d'eau présent dans chacun des réservoirs 36 et, par conséquent, le volume d'eau contenu dans le circuit primaire du réacteur.

Alors que Les canalisations de prélèvement 38 présentent un diamètre relativement faible afin que seule une petite partie de L'eau primaire du circuit principal soit déviée vers le circuit auxiliaire, une canalisation de sécurité 48, de diamètre relativement grand, relie Le fond de chacun des réservoirs 36 aux canalisations 22 du circuit primaire, en aval des pompes primaires 20. Un clapet 50 est placé dans cette canalisation 48, au fond du réservoir 36. Ce clapet, normalement fermé, s'ou- vre automatiquement lorsque La pression dans Le circuit primaire chute en dessous de La pression régnant dans Le réservoir. En cas de brèche dans Le circuit primaire, une puissante injection d'eau est ainsi réalisée.

Dans le fond de chacun des réservoirs eau-va- peur 36, on prévoit avantageusement un réservoir supplé¬ mentaire 52 contenant un concentrât d'eau borique. La canalisation de sécurité 48 débouche dans le fond du réservoir supplémentaire 52, dans lequel est prévu Le clapet 50. Un deuxième clapet 54 est placé entre le ré- servoir 36 et le réservoir 52 de manière à se prémunir

de mélanges d'eau en fonctionnement normal entre Les ré¬ servoirs 36 et 52. Les deux clapets s'ouvrent simultané¬ ment lorsqu'i l apparaît, dans la canalisation 48, une pression inférieure à celle régnant dans le réservoir 36.

Dans les circuits auxi liaires équipant les réacteurs à eau sous pression actuels, Le dégagement des gaz radioactifs et de L'azote est habituellement assuré à froid sous des ciels d'hydrogène à 2 bars, ce qui main- tient dans L'eau une teneur en hydrogène de L'ordre de 30 c ³ (température et pression normales) par kg. Dans le circuit auxi liaire selon l'invention, compte tenu de La pression et de La température régnant dans le réser¬ voir 36, cette solution de dégazage ne peut être envi- sagée.

Dans le circuit auxiliaire représenté sur la figure unique. Les gaz dissous, dont La teneur est beau¬ coup plus élevée dans la vapeur que dans l'eau Liquide à L'intérieur des réservoirs 36, sont épurés au moyen d'un dégazeur tel qu'une colonne de disti llation 56, qui est placée au sommet du réservoir eau-vapeur. Cette co¬ lonne de disti llation 56, de préférence du type à pla¬ teaux ou à massif granuleux, est refroidie par exemple à 20°C dans sa chambre supérieure 56a, par un dispositif de refroidissement extérieur 58.

Dans cette chambre supérieure, on obtient un mélange de gaz dont la pression totale est égale à celle régnant dans le réservoir 36, à forte prédominance d'hy¬ drogène et contenant des traces d'azote et de gaz radio- actifs telles que du xénon et du krypton. Ce mélange est repris par un tube 60 débouchant dans la chambre supé¬ rieure de La colonne de distillation 56 et redescendant sous cette dernière, à L'intérieur du réservoir 36 pour assurer un réchauffage des gaz, par exemple à environ 290°C.

Le mélange de gaz est alors acheminé hors du réservoir 36 par le tube 60 jusqu'à un séparateur d'hy¬ drogène 62 constitué par exemple par un perméateur à membrane sélective du type pa L Ladi um-argent, à très haute sélectivité, fonctionnant à environ 250-300°C. Le sépara¬ teur 62 comporte une chambre à basse pression 62a qui est reliée à l'une des pompes à jet 40a par lesquelles l'eau prélevée dans le circuit primaire par la canalisa¬ tion 38 est injectée dans Le réservoir 36. Le gaz résiduel se concentre dans une chambre à haute pression 62b du séparateur 62, qui communique avec un réservoir de stockage 64 dans lequel ce gaz est

• détendu. Après une décroissance radioactive convenable, le gaz peut être rejeté à l'atmosphère par une canalisa- tion 66 contrôlée par une vanne 68 et reliée à une chemi¬ née de purge extérieure 70.

Simultanément, l'eau liquide formée dans la colonne de distillation 56 s'appauvrit en gaz en redes¬ cendant dans cette colonne et retombe partiellement déga- zée dans Le réservoir 36.

Afin de purifier La phase liquide contenue dans Le réservoir 36 vis-à-vis notamment des produits de coi— rosion, on utilise un ou plusieurs deminéra li seurs à résine 72 présaturés en bore de façon à ne pas agir sur le bore.

Chaque deminéraLi seur 72 communique avec La phase Liquide de L'eau contenue dans le réservoir 36 par une canalisation de sortie 74 dans Laquelle est placé un échangeur refroi di sseur 76 qui a pour effet d'abaisser la température de l'eau jusqu'à une valeur voisine par exemple de 50°C qui correspond au fonctionnement habituel des résines. La résistance en pression des récipients de déminera li seurs doit en revanche être portée à 10 MPa par exemple, au lieu de 1 MPa dans Les installations habituelles. Pour un réacteur de 1300 MW électriques,

par exemple, on sait qu'on peut uti liser trois déminera- Liseurs de 3 m' sans régénération pour une campagne entre deux rechargements successifs du coeur du réacteur.

En sortant du demi néra Li seur 72, la phase Li- quide épurée est réchauffée dans un échangeur réchauffeur 78 couplé à l'échangeur refroi di sseur 76. En aval de l'échangeur réchauffeur 78, La canalisation de sortie 74 comporte une bifurcation dont une première branche alimente l'une 40b des pompes à jet par Lesquelles La canalisation de prélèvement 38 alimente le réservoir 36. Une deuxième branche de cette dérivation est raccordée directement sur La canalisation 44 par laquelle l'eau est réinjectée dans Le circuit primaire, en amont de la pompe de charge 46. Un jeu de vannes 80 et 82 placées dans les deux branches permet de contrôler la réinjection de l'eau épurée soit dans le réservoir 36, soit directe¬ ment dans Le circuit primaire.

Afin de permettre la réduction moyenne de La teneur en bore de l'eau du circuit primaire, indépendam- ment des variations journalières, au moins un autre demi- néraliseur 84 est également prévu dans le circuit auxi¬ liaire selon l'invention. Ce demi néra L i seur 84 communique avec La phase Liquide de l'eau contenue dans Le réservoir 36 par une canalisation de sortie 86 dans laquelle est placé un échangeur ref roi di sseur 88 permettant d'abaisser La température de l'eau parvenant dans le déminérali seur 84 à une température d'environ 50°C. Cela permet d'uti li¬ ser également pour cette fonction des demi néra li seurs de conception classique et dont La pression maximale est simplement augmentée.

A la sortie du demi néra Li seur 84, l'eau appau¬ vrie en bore traverse un échangeur réchauffeur 90 couplé à l'échangeur ref roidi sseur 88. En aval de l'échangeur réchauffeur 89, la canalisation 86 traverse une vanne 90, avant d'être raccordée sur la canalisation 44 de

réinjection d'eau dans le circuit primaire, en amont de la pompe de charge 46.

Les variations de la teneur en bore de l'eau primaire, notamment pour les variations journalières de puissance, peuvent être obtenues par un système de dis¬ tillation associé au réservoir 36 contenant le Liquide et sa vapeur. A cet effet, on prélève le débit de sortie soit sur la phase liquide, qui contient du bore, soit sur la phase vapeur qui n'en contient pas, d'où des variations de teneur en bore dans le réservoir et des variations inverses dans le circuit primaire. Le débit de sortie contenant du bore est, par exemple, celui qui passe à travers le demi néra li seur 72 et la vanne 82. Pour obtenir un débit de sortie contenant très peu de bore, on place au moins l'une 40c des pompes à jet dans la partie supérieure du réservoir 36 contenant de l'eau en phase vapeur. La pompe à jet 40c entraîne alors cette vapeur dans un échangeur condenseur 92 qui est immergé dans La phase Liquide de l'eau contenue dans le réservoir 36. La phase vapeur aspirée par La pompe à jet 40c est Légèrement compressée, de telle sorte qu'elle se condense dans l'échangeur condenseur 92.

Ce dernier communique ensuite avec un ruisse- leur de dégazage 94. placé dans La partie supérieure en phase vapeur du réservoir 36. L'eau à L'état liquide par¬ venant dans ce ruisseleur 94 étant très chargée en gaz, elle cède une grande partie de ces gaz à la vapeur dans le ruisseleur, dont le réservoir reçoit par conséquent de L'eau disti llée, sous réserve de certaines quantités de corps dissous provenant de l'eau d'éjection.

L'eau distillée ainsi recuei llie dans le réser¬ voir du ruisseleur 94 est évacuée hors du réservoir eau- vapeur 36 par une canalisation de sortie 96 contrôlée par une vanne 98 et raccordée sur la canalisation 44 de réinjection d'eau dans Le circuit primaire, en amont de

La pompe 46. L'eau Liquide contenue dans le réservoir 36 s'enrichit ainsi en bore des apports du circuit pri¬ maire, alors que ce dernier s'appauvrit corrélativement en bore. De telles actions de disti llation, à répéter j ourna L ièrement, deviennent trop importantes dès lors que La teneur moyenne en bore a Largement décru au cours de la compagne de fonctionnement. Comme pour les réac¬ teurs actuels, on peut progressivement uti liser en altei— nance des demi né ra L i seurs en bore (qui doivent être périodiquement régénérés) et des moyens de réinjection d'acide borique, à moins d'uti liser des demi néra L i seurs à résines spéciales qui règlent la teneur en bore en fonction de La température qu'on Leur impose. Dans le mode de réalisation préféré de l'inven¬ tion représenté sur la figure unique, Le réservoir eau- vapeur 36 du circuit auxiliaire selon l'invention est utilisé de plus à la place du ballon de décharge du pres¬ suriseur RDP auquel est habituellement reliée la canali- sation de décharge du pressuriseur. A cet effet, La cana¬ lisation de décharge 100 raccordée de façon habituelle à La partie supérieure en phase vapeur du pressuriseur 24 et contrôlée par une vanne 102, se termine à son extrémité opposée par un barboteur 104 placé dans la zone inférieure du réservoir eau-vapeur 36, c'est-à-dire dans La phase Liquide de L'eau contenue dans ce réservoir.

Cet agencement original permet la récupération de La vapeur libérée à partir du pressuriseur, sans né¬ cessiter son traitement et son épuration externe comme il était de règle auparavant. Les opérations de purge nécessaires pour Limiter La concen ration en gaz dans la phase vapeur du pressuriseur sont ainsi faci litées. De plus, le réservoir selon l'invention peut être dimen- sionné pour admettre en cas de besoin une décharge totale du pressuriseur, la vanne de décharge 102 restant ouverte

volontairement (pour assurer une baisse de pression pri¬ maire importante si nécessaire) ou involontairement (ac¬ cident de Three Mile Island) .

A titre d'exemple, on considère un réacteur de 1300 MW électriques dont le pressuriseur contient normalement 36 m d'eau Liquide et 24 m ³ d'eau vapeur à 345°C, 15,5 MPa. Le réservoir 36 selon l'invention contient par exemple 150 m ³ d'eau liquide et 20 m ³ de vapeur à 290,5°C, 7,5 MPa. La température moyenne de L'eau dans le circuit primaire est de 311°C, ce qui cor¬ respond à une pression de vapeur saturante de 10 MPa. On peut calculer que la décharge totale du pressuriseur dans le réservoir 36 permet d'aboutir à une pression inférieure à 10 MPa. Ainsi donc, dans la mesure où Le chauffage du pressuriseur n'est pas en fonctionnement et où La puissance du réacteur est évacuée par ailleurs, la pression primaire peut être rapidement abaissée à 10 MPa par décharge du pressuriseur, sans autre précaution particulière. La décharge du pressuriseur peut, bien entendu, être actionnée lorsqu'on veut rendre plus précoce l'injection de L'eau du réservoir 36 dans le circuit primaire en cas de brèche sur celui-ci.

Le cas ci-dessus correspond à l'alimentation du réservoir 36 en eau primaire directement prélevée sur les sorties 18 des générateurs de vapeur. On pourrait cependant choisir un niveau inférieur de pression dans ce réservoir, l'eau prélevée étant refroidie par un échangeur récupérateur 106 (qui assure d'autre part un réchauffement de l'eau réinjectée par La conduite 44) et par un refroi di sseur de réglage 108. A titre d'exem¬ ple, l'eau primaire peut être refroidie de 290°,5 à 270°C correspondant à une pression de 5,5 MPa dans le réseï— voir. La décharge du pressuriseur pourrait cependant donner lieu, dans les conditions précédentes, à une pres- sion maximale peu inférieure à 10 MPa, compte tenu de

la réserve de chaleur contenue dans l'ensemble du circuit primaire. Sous réserve de calculs plus précis, i l paraît indiqué de ne pas refroidir Le débit prélevé, et de dimensionner en conséquence Le circuit selon L'invention. Le circuit auxi liaire de contrôLe volumétrique et chimique selon l'invention comprend enfin des instal¬ lations de purge et d'appoint 110 situées à L'extérieur de L'enceinte 34 et très simplifiées par rapport aux installations comparables existant dans Les réacteurs nucléaires à eau sous pression actuels. Ces installations 110 communiquent avec le réservoir eau-vapeur 36, à la base de celui-ci, par une canalisation 112 contrôlée par une vanne 114. Elles communiquent aussi avec le réservoir supplémentaire 52 contenant un concentrât d'eau borique par une canalisation 116 contrôlée par une vanne 118. Enfin, elles communiquent par des canalisations non représentées avec les demi néra li seurs 72 et 84.

La canalisation 112 et La vanne 114 qu'elle comporte constituent un circuit de purge qui permet, d'une part, d'éliminer les corps déposés dans Le fond du réservoir et, d'autre part, de laisser échapper chaque jour quelques m ³ de Liquide primaire et de réinjecter de L'eau neuve afin de Limiter L'accumulation de tritium dans le circuit primaire. Le circuit constitué par la canalisation 116 contrôlée par la vanne 118 per et quant à lui d'établir la concentration nécessaire en bore dans Le réservoir supplémenta re 52. Les installations 110 extérieures à L'enceinte du réacteur permettent de trai¬ ter l'eau purgée ainsi que celle obtenue au circuit de récupération de fuite, d'assurer la réinjection corres¬ pondante d'eau neuve, de contrôler La concentration en bore dans Le réservoir 52, et de régénérer les déminera-. Liseurs 72 et 84 Lors de l'arrêt du réacteur. Le fait que l'on ait pu assurer à l'intérieur de l'enceinte une grande partie des fonctions du circuit auxi liaire permet

de limiter considérablement la complexité de l'encombre¬ ment de ces installations extérieures 110, par rapport aux installations actuelles.

La description qui précède fait apparaître que le circuit auxiliaire selon l'invention permet, grâce notamment à l'uti lisation du réservoir eau-vapeur 36, d'assurer très simplement Les fonctions multiples suivan¬ tes :

1) la compensation volumétrique de L'eau contenue dans Le circuit primaire vis-à-vis de sa dilatation thermi¬ que et le recueil de l'eau Lors de L'ouverture du couvercle de la cuve 10, avec le minimum de réservoirs extérieurs,

2) l'injection de sécurité en cas de brèche dans le cir- cuit primaire (de préférence en association avec L ' u- tilisatîon d'une réserve d'eau intérieure à L'encein¬ te, comparable à celle qui est décrite dans la publi¬ cation de L.E. Conway précitée, pour un fonctionne¬ ment passif et en remplacement des accumulateurs à azote),

3) L'épuration de L'eau primaire vis-à-vis des gaz dis¬ sous, avec réintroduction de L'hydrogène,

4) L'épuration de l'eau primaire vis-à-vis des solides dissous nocifs ou gênants, 5) Le réglage de la teneur en acide borique et en corps dissous protecteurs de l'eau primaire,

6) La décharge du pressuriseur, pour les actions sur la pression ou pour les purges de gaz. L'éventuel blocage ouvert de la décharge, n'entraînent plus aucun acci- dent.

Le circuit auxiliaire selon l'invention corres¬ pond à une importante diminution d'installation par rap¬ port au circuit de contrôle volumétrique et chimique classique et à ses installations associées, qui occupent actuellement un bâtiment de très grande importance. En

dehors de ces installations associées, très simplifiées, Le circuit auxi liaire selon l'invention se trouve enfermé en totalité dans L'enceinte de sécurité, avec le minimum de connexions sur L'extérieur, ce qui présente un net avantage par rapport à de possibles pollutions externes. Le circuit comporte essentiellement un grand réservoir dont l'encombrement et la pression de service sont infé¬ rieurs par exemple à ceux du corps de pression d'un géné¬ rateur de vapeur dans un réacteur à quatre générateurs. La quantité d'eau primaire chaude contenue dans l'enceinte de confinement étant accrue, on peut être conduit à accroître Le produit pression-volume de celle- ci. Cependant, compte tenu des simplifications d'installation précitées, L'économie par rapport à une installation classique demeure importante.