Optimisation du rendement du système de ventilation filtrée de l’enceinte de confinement pour les réacteurs CANDU

Résumé du document technique présenté dans le cadre du :
SWINTH-2024
Du 17 au 20 juin 2024

Préparé par :
Mohamed Shawkat
Commission canadienne de sûreté nucléaire

Résumé :

Dans cette étude, nous examinons une nouvelle approche visant à explorer les paramètres axés sur les symptômes qui peuvent servir d’indicateurs en vue d’activer le système de ventilation filtrée de l’enceinte de confinement, compte tenu des contraintes nominales du système, et à établir les seuils Marche/Arrêt (ON/OFF) en fonction de la corrélation croisée entre ces paramètres afin d’optimiser le rendement du système. Nous avons pris en compte les paramètres d’exploitation suivants de l’enceinte de confinement : la pression, la température, la teneur en hydrogène et le terme source radioactif. Nous étudions la marge de manœuvre associée à la modification des conditions d’activation Marche/Arrêt pendant les multiples cycles de ventilation en fonction de la relation entre les paramètres relevés. La pratique actuelle qui consiste à utiliser la pression de l’enceinte de confinement comme seul indicateur pour activer le système de ventilation filtrée de l’enceinte de confinement permet de simplifier les documents d’exploitation du système, ce qui peut être avantageux du point de vue de l’exploitation. Toutefois, au fil de l’évolution d’un accident grave, le fait de dépendre du signal de pression comme unique paramètre d’entrée en vue d’activer le système de ventilation filtrée de l’enceinte de confinement ne garantit pas le rendement efficace et optimal du système pour les raisons suivantes :

1. L’intégrité de l’enceinte de confinement est principalement compromise par la pression, la température et la quantité d’hydrogène. En utilisant uniquement la valeur de la pression comme indicateur d’activation du système, on suppose implicitement que, durant tout accident grave, la température et l’hydrogène sont directement proportionnels à la pression de l’enceinte de confinement et qu’ils n’atteindront pas un niveau dangereux avant l’atteinte du seuil de pression déclenchant l’ouverture du système.
2. Le système de ventilation filtrée de l’enceinte de confinement est assujetti à ses propres contraintes nominales (c.-à-d., débit maximal, surchauffe due à l’accumulation de produits de fission, risque d’inondation dû à la condensation de vapeur [dans le cas de l’utilisation de filtres secs], risque d’embrasement de l’hydrogène dans le système durant la ventilation, etc.). Compte tenu du fait que la gestion des accidents graves est généralement axée sur les symptômes, nous savons que les contraintes peuvent changer au fil des multiples cycles de ventilation et nous estimons que la prise en compte de la pression comme unique paramètre ne constitue pas une méthode efficace pour cerner ces contraintes.
3. Après le premier cycle de ventilation, les cycles subséquents peuvent donner lieu à un champ de rayonnement élevé au poste de vannes d’isolement ou à proximité du chemin qui mène à ce poste, ce qui soulève des préoccupations sur le plan de l’habitabilité et peut nuire à la capacité de l’exploitant à continuer d’activer le système si d’autres cycles de ventilation sont nécessaires.

Pour les raisons susmentionnées, l’exploitant devra choisir arbitrairement, pour l’exploitation du système de ventilation filtrée de l’enceinte de confinement, de faibles seuils de pression Marche/Arrêt qui entraîneront une ventilation précoce de l’enceinte de confinement ainsi qu’une prolongation potentiellement inutile des cycles de ventilation.

Aux fins d’étude de cas, nous avons procédé à de multiples simulations MAAP-CANDU mettant en cause plusieurs accidents graves dans une centrale nucléaire générique dotée de réacteurs CANDU-6 afin d’examiner les éventails de paramètres d’exploitation proposés ainsi que leur relation. Nous avons proposé une conception hypothétique du système de ventilation filtrée de l’enceinte de confinement assorti de contraintes nominales sur le plan de la pression et de la température, lesquelles ont été déterminées en fonction de la capacité à atténuer les conséquences d’une panne d’électricité totale à la centrale. Pour illustrer les effets de chaque approche, nous avons comparé la réponse de l’enceinte de confinement à la suite de la ventilation du système en fonction de la corrélation croisée entre les paramètres d’exploitation proposés à sa réponse suivant la ventilation axée uniquement sur la pression de l’enceinte de confinement.

À l’avenir, la nouvelle approche peut être utilisée pour automatiser le fonctionnement du système de ventilation filtrée de l’enceinte de confinement, en supposant qu’il sera alimenté par une source d’électricité distincte et fiable.

Dans ce document, nous démontrons l’engagement de la CCSN à l’égard de la recherche et du développement en explorant la possibilité d’optimiser le rendement du système de ventilation filtrée de l’enceinte de confinement au-delà de son mode d’exploitation classique, afin de réduire davantage le risque de conséquences d’accidents graves. La publication de l’article à l’occasion d’un congrès de spécialistes des accidents graves satisfait au mandat de la CCSN en ce qui concerne la diffusion d’information sur les activités scientifiques de la CCSN et permet de soumettre les résultats de l’étude à un examen par la communauté scientifique aux fins d’améliorations dans le cadre de discussions.

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