projet

Étude de faisabilité pour un SMR au sein d’une usine nucléaire

Études Nucléaire Royaume-Uni

Contexte et enjeux

Ce client est un acteur majeur dans le domaine des systèmes de propulsion et de puissance. Le client avait besoin d’évaluer la faisabilité d'un concept de SMR* consistant en une disposition à couplage rapproché des conteneurs principaux.

Cela consistait à examiner la disposition des buses des conteneurs à couplage étroit du SMR concernant les éléments de conception de la centrale suivants : analyse par éléments finis, cuve sous pression du réacteur. Cela nécessitait également prendre en compte les effets de la limitation de la dilatation thermique libre due aux transitoires thermiques de la centrale et l’effet sur les buses en comparaison avec la configuration d’une centrale conventionnelle.

Ce client a fait appel à Assystem pour apporter un support technique en termes d’ingénierie pour évaluer la faisabilité de leur concept SMR. Plusieurs configurations d’usines ont été évaluées pour analyser les tensions exercées concernant les tuyauteries, buses et boîtiers à des fins de comparaison. Le chargement des données pour cette évaluation comprenait des conditions opérationnelles normales concernant la pression, la température, et la gravité, en prenant en compte les forces sismiques.

*(Small Modular Reactor - petit réacteur modulaire)

Projet

Assystem a réalisé une évaluation des contraintes liées à la disposition des buses de cuve concernant le couplage étroit du SMR par une analyse par éléments finis. Une approche d'optimisation a été adoptée à l'aide du logiciel Opti-struct dans Hyperworks.

L'étude d'optimisation a évalué les paramètres suivants :

  • Variation de la distance entre le générateur de vapeur et la cuve sous pression du réacteur
  • Augmentation de l'épaisseur de paroi des tuyauteries et des buses dans les zones renforcées
  • Prise en compte des éléments de contrainte acceptables en conformité avec les limites primaires et secondaires de l’ASME III
  • Chargement des éléments en fonctionnement normal et en cas d’événements sismiques
  • Orientation du générateur de vapeur

Une étude plus détaillée a été menée sur une section représentative de la tuyauterie de la boucle primaire, pour vérifier la faisabilité d'un concept de SMR consistant en une disposition à couplage rapproché. Cela prenait en compte la charge en NOC et une estimation plus adaptée des forces externes sismiques; ainsi qu'une extension de l’étude détaillée pour déterminer le mouvement maximal admissible du générateur vapeur pour la tuyauterie et les buses afin de rester dans les limites de contrainte admissibles ASME III.

Résultats

Production d’un rapport écrit à propos du travail fourni et des recommandations en termes de conception. Les recommandations de ce rapport ont contribué à établir que la conception en couplage étroit était possible à condition de respecter certains critères tels que la capacité d’extension. L’évaluation a permis de mettre en avant les bénéfices induites par les modifications de conception proposées au client :

  • L’approche d’optimisation a permis une meilleure compréhension en termes de sensibilité et de tendances des caractéristiques de design clé
  • Assystem a permis au client de réussir son examen de revue technique en accord avec les limites fixées par l’ASME III. Le rapport a été particulièrement bien reçu par le client et la phase de conception est actuellement en cours de réalisation.

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