Lorsqu'un réacteur est arrêté le noyau produit beaucoup moins de chaleur, mais ils ne produisent encore la chaleur à travers un mécanisme appelé décomposition thermique . Le fait que le cœur produise moins de chaleur signifie que la température du liquide de refroidissement va baisser, mais jusqu'où cette température baisse dépend du taux de génération de chaleur de décroissance. Ceci est à son tour basé sur l'historique d'exploitation, ou la puissance à laquelle l'usine fonctionnait avant l'arrêt. Cela peut être important pour les centrales commerciales, car elles fonctionnent généralement à pleine capacité ou presque et les compagnies d'électricité font monter et descendre les centrales au charbon ou au gaz naturel pour moduler la capacité du réseau. La chaleur de décroissance après une journée représente environ un demi pour cent de l'historique de l'énergie, ce qui, pour une centrale de 500 MW fonctionnant à pleine capacité, signifie que la chaleur de décroissance pourrait être de 2,5 MW.
Donc, s'il y a un bref arrêt, le taux de génération de chaleur de désintégration est si élevé que la centrale primaire reste chaude et peut donc normalement démarrer assez "rapidement". Je dis "rapidement" car, alors que le primaire (côté radioactif) de la centrale peut encore être chaud, la centrale à vapeur secondaire aura probablement refroidi. Pour les démarrages d'installations secondaires, l'une des grandes préoccupations est la formation d'humidité dans la tuyauterie. Cela se produit lorsque la vapeur touche le tuyau (relativement) froid. L'humidité dans la centrale à vapeur peut provoquer toutes sortes de choses terribles, mais les dommages proviennent principalement des coups de bélier dans la tuyauterie et de l'humidité des aubes de turbine.
Pour mémoire: je le sais parce que j'étais un nuke de la Navy. Dans mon passage dans la Marine, la chose la plus terrifiante dont j'ai été témoin sur le navire était un tuyau à vapeur, peut-être de 18 pouces de diamètre, sautant littéralement de 2 à 3 pouces à chaque coup de marteau, sachant que si le tuyau échouait, tout le monde dans le la salle des machines serait probablement cuite vivante. Gardez à l'esprit que, dans la vidéo liée ci-dessus, la vapeur est probablement à la pression atmosphérique ou juste au-dessus de celle-ci et à très faible débit et cela ressemble toujours à quelqu'un qui frappe sur ce radiateur avec un marteau. Ce tuyau a probablement un pouce ou moins de diamètre.
Le condensat qui se forme lorsque la vapeur touche la tuyauterie est «entraîné» dans le flux de vapeur à travers le tuyau. La vapeur pousse ce bouchon d'eau à très grande vitesse, comme un marteau (d'où «coup de bélier»), brisant les aubes de turbine et endommageant les tuyauteries et surtout les joints de tuyauterie.
Il existe des dispositifs appelés "pièges à humidité" ou " purgeurs de vapeur " qui éliminent l'humidité du système pendant le fonctionnement normal, mais le volume de condensat formé au démarrage de l'installation à froid est tel que les pièges à humidité ne peuvent pas suivre. Ceci, combiné au danger présenté par les coups de bélier et les impuretés d'humidité dans la turbine, signifie que la vapeur est admise dans la centrale à vapeur très, très, très lentement. Les opérateurs de l'usine doivent périodiquement se déplacer vers des purgeurs à commande manuelle pour " purger " le condensat. (Remarque: la centrale à vapeur dans cette vidéo est horrible et je ne travaillerais pas là-bas, mais le grognement qu'elle produit lorsque le condensat se dissipe et que la vapeur commence à sortir est exactement ce dont je me souviens.
Donc, pour résumer jusqu'à présent: le démarrage "rapide" (24 heures) est généralement limité par la génération d'humidité dans la centrale à vapeur secondaire, causée par la vapeur en contact avec les tuyaux froids.
Le démarrage de l'usine primaire peut prendre beaucoup plus de temps. La plupart (tous?) Des réacteurs aux États-Unis sont des réacteurs à eau sous pression . Cela signifie que, bien qu'elle soit à 2-3 fois (ou plus!) La température à laquelle l'eau bout normalement, il y a suffisamment de pression dans la plante primaire pour garder l'eau sous sa forme liquide. Cela représente beaucoup de pression, et la tuyauterie de l'usine primaire a des parois très épaisses pour résister à cette pression.
Les parois épaisses signifient qu'il est possible que l' intérieur du tuyau soit "chaud" tandis que l' extérieur du tuyau est "froid". Ce sont des termes relatifs; tout est chaud.
Le réchauffement de la plante primaire est un problème de poule et d'oeuf. La principale préoccupation ici est de s'assurer qu'aucune vapeur ne se forme dans le réacteur. La vapeur est en fait un très bon isolant, ce qui signifie que, si elle a jamais fait forme dans le réacteur, tout à coup , il n'y aurait rien à refroidir le combustible, il obtiendrait très très chaud très rapidement (lire: faire fondre).
Vous devez donc maintenir le système sous pression suffisamment haut pour que la vapeur ne se forme pas dans le réacteur. MAIS , si vous mettiez autant de pression sur la tuyauterie pendant qu'elle était froide, elle se fracturerait, via un mécanisme appelé " fracture fragile ". Il s'agit d'une défaillance soudaine et catastrophique qui peut être évitée si la tuyauterie est chauffée au point qu'elle présente une certaine ductilité.
Donc, vous devez chauffer la tuyauterie, mais vous ne pouvez pas la faire si chaude qu'elle bout. Vous chauffez donc un peu, puis augmentez un peu la pression, puis chauffez, mettez sous pression, etc.
En règle générale, il existe des pauses appelées "trempages", qui donnent au métal dans le tuyau le temps d'égaliser la température. Cela empêche les contraintes internes de s'accumuler car l'intérieur du tuyau est "chaud" et l'extérieur "froid". Les trempages prennent normalement une grande partie de la majorité du temps de démarrage - les trempages durent généralement 12 à 24 heures.
Ainsi, vous chauffez jusqu'à un point de trempage, puis vous mettez généralement la pression à une pression intermédiaire, vous chauffez à un autre point de trempage, puis vous augmentez la pression à une pression intermédiaire plus élevée, puis vous chauffez et mettez la pression ensemble. Tout cela est fait pour rester sous les limites de fracture connues sous le nom de "limite de prévention de la rupture fragile", qui, encore une fois, est de s'assurer que la température-pression à laquelle la tuyauterie est soumise est telle que les tuyaux ne tombent pas.
Donc, une fois que vous avez réchauffé la plante primaire, vous pouvez commencer à mettre la plante secondaire en ligne, donc c'est généralement 2 jours pour le primaire et puis un autre jour pour le secondaire - c'est le démarrage de 72 heures.
Comme mentionné, la chaleur de décroissance garde la plante primaire chaude pendant une longue période (jusqu'à peut-être un mois), donc à moins que vous ne soyez dans une panne prolongée, vous pouvez généralement démarrer assez "rapidement", où encore "rapide" est d'environ 24 heures .