Qu’est-ce que Power Range Detector – Definition

Les détecteurs de gamme de puissance sont un système d’instrumentation nucléaire clé pour le fonctionnement de l’énergie. Ils surveillent le flux neutronique (puissance du réacteur) de zéro à environ 120% de la pleine puissance nominale ainsi que la répartition axiale et radiale de cette puissance. Ils fournissent également des indications, des alarmes et des signaux de déclenchement du réacteur. Lorsque le niveau de flux neutronique augmente dans la plage de puissance, la compensation gamma n’est pas une préoccupation majeure car les rayons gamma ne contribuent pas beaucoup à l’ionisation totale (environ 0,1% à 100% de puissance). Par conséquent, l’instrumentation de la plage de puissance se compose généralement de quatre chambres d’ionisation non compensées , chacune avec son propre détecteur séparé, son chemin de câbles et ses circuits électroniques. La chambre d’ionisation , également connue sous le nom de chambre d’ions, est un appareil électrique qui détecte différents types de rayonnements ionisants . La tension du détecteur est ajustée pour que les conditions correspondent à la région d’ionisation . La tension n’est pas suffisamment élevée pour produire une amplification de gaz (ionisation secondaire). Les chambres d’ionisation sont préférées pour les débits de dose de rayonnement élevés car elles n’ont pas de « temps mort »», Un phénomène qui affecte la précision du tube Geiger-Mueller à des débits de dose élevés. Le détecteur est constitué d’une seule chambre cylindrique dont le fonctionnement est identique à celui de la chambre doublée de bore de la chambre à ions compensés. Cette chambre non compensée est sensible à la fois aux rayons gamma et aux neutrons. Cependant, dans la plage de puissance de fonctionnement, le niveau de flux neutronique est plusieurs fois supérieur au flux gamma et, par conséquent, aucune compensation gamma n’est requise.

Les quatre canaux sont physiquement et fonctionnellement identiques. Chaque canal de plage de puissance utilise un détecteur de chambre d’ions non compensé supérieur et inférieur (détecteur tandem) qui permet de mesurer la différence de flux axial . Chaque canal surveille également un «quadrant» du cœur. Un détecteur supérieur et un détecteur inférieur sont montés à l’intérieur du même puits d’instrument. Les sorties des deux détecteurs (supérieur et inférieur) sont combinées pour produire un signal de puissance totale de canal. Les huit sorties de détecteur (quatre détecteurs supérieurs et quatre détecteurs inférieurs) sont comparées les unes aux autres pour fournir des informations de distribution d’énergie (AFD et QPTR ) à l’exploitant du réacteur.

La différence de flux axial est définie comme la différence de signaux de flux normalisés (AFD) entre les moitiés supérieure et inférieure d’un détecteur de neutrons excore à deux sections, va diminuer.

L’AFD est définie comme:

AFD ou ΔI = I _haut – I _bas

où I en _haut et en _bas sont exprimés en fraction de la puissance thermique nominale.

QPTR est défini comme:

Rapport entre la sortie calibrée maximale du détecteur d’excore supérieur et la moyenne des sorties calibrées du détecteur d’excore supérieur ou le rapport entre la sortie calibrée maximale du détecteur d’excore inférieur et la moyenne des sorties calibrées du détecteur d’excore inférieur, la valeur la plus élevée étant retenue.

L’instrumentation de la plage de puissance surveille et indique le niveau de flux neutronique du cœur du réacteur et la vitesse à laquelle le flux neutronique change pendant une opération de puissance et une opération de suivi de charge standard. Le flux neutronique est indiqué en pourcentage de la puissance nominale. Le taux de variation de la population de neutrons est indiqué sous forme de taux de démarrage (SUR), qui est défini comme le nombre de facteurs de dix qui modifient la puissance en une minute. Par conséquent, les unités de SUR sont des puissances de dix par minute, ou des décennies par minute ( dpm ).

Bien que le système d’instrumentation nucléaire fournisse une réponse rapide aux changements de flux de neutrons et qu’il soit irremplaçable, il doit être calibré . Les canaux de la plage de puissance sont calibrés pour indiquer le pourcentage de puissance thermique nominale par un bilan thermique secondaire (calorimétrique). La puissance thermique précise du réacteur ne peut être mesurée que par des méthodes basées sur le bilan énergétique du circuit primaire ou le bilan énergétique du circuit secondaire.

Référence spéciale: Plan d’examen standard pour l’examen des rapports d’analyse de sûreté pour les centrales nucléaires: édition LWR. NUREG-0800, US NRC.

Flux de neutrons et combustion de carburant

Dans un réacteur de puissance sur une période de temps relativement courte (jours ou semaines), la densité atomique des atomes de combustible reste relativement constante. Par conséquent, dans cette courte période, le flux de neutrons moyen reste également constant lorsque le réacteur fonctionne à un niveau de puissance constant. D’un autre côté, les densités de numéros atomiques des isotopes fissiles sur une période de plusieurs mois diminuent en raison de la combustion du combustible et donc également des coupes transversales macroscopiques . Il en résulte une lente augmentation du flux neutronique afin de maintenir le niveau de puissance souhaité. Par conséquent, le système d’instrumentation nucléaire d’Excore doit être périodiquement calibré.

Plage de puissance – Sécurité du réacteur

Comme il a été écrit, le système d’instrumentation nucléaire d’Excore est considéré comme un système lié à la sûreté, car il fournit des entrées au système de protection du réacteur . Le déclenchement du flux de neutrons de la plage de puissance fournit la protection de base pour de nombreux accidents d’excursion de puissance en MODE 1 (fonctionnement électrique). Exemples de signaux d’action de protection fournis par la plage de puissance:

• Flux de neutrons de la plage de puissance (point de consigne bas). Un déclenchement du réacteur se produit si le niveau de puissance dépasse la valeur prédéfinie (par exemple 25%) sur deux des quatre canaux, et le déclenchement n’est pas bloqué.
• Flux de neutrons de la plage de puissance (High – Setpoint). Un déclenchement du réacteur se produira si le niveau de puissance dépasse la valeur prédéfinie (par exemple 109%) sur deux des quatre canaux pour protéger le cœur d’une condition de surpuissance et pour se protéger d’une excursion de réactivité positive conduisant à DNB pendant les opérations de puissance. Ce voyage ne peut pas être bloqué.
• Taux de voyages . Si le taux de variation de la puissance du réacteur dépasse une valeur prédéfinie dans le sens positif ou négatif, un déclenchement du réacteur se produit.
  • Le déclenchement à taux positif élevé garantit qu’une protection est fournie contre les augmentations rapides du flux de neutrons qui sont caractéristiques d’une rupture du boîtier de la tige d’entraînement RCCA et de l’éjection qui l’accompagne.
  • Le déclenchement à taux négatif élevé garantit la protection contre les accidents de chute de tige multiples. À des niveaux de puissance élevés, un accident de chute de barreaux multiples pourrait provoquer un pic de flux local qui entraînerait un DNBR local non conservateur.