Vannes à vanne utilisées pour les centrales nucléaires

La vanne nucléaire fait référence aux vannes utilisées dans l'îlot nucléaire (NI), l'îlot conventionnel (CI) et les installations auxiliaires, le reste du système de l'îlot nucléaire (BOP) de la centrale électrique. Ces vannes peuvent être divisées en classe Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, non nucléaires en fonction de leurs exigences de sécurité dans l'ordre. Les vannes sont l'équipement de contrôle le plus utilisé pour le transport des fluides et constituent la partie essentielle de la centrale nucléaire.

L'îlot nucléaire est le cœur d'une centrale nucléaire où l'énergie nucléaire est convertie en énergie thermique, comprenant le système d'alimentation en vapeur nucléaire (NSSS) et l'installation auxiliaire de l'îlot nucléaire (INB). Les NCI sont les bêtes de somme des centrales nucléaires, où la chaleur est convertie en électricité (y compris les turbines à vapeur jusqu'à la production d'électricité). L'utilisation des vannes dans les trois systèmes NI, CI et BOP est respectivement de 43,5%, 45% et 11,5%.

Une centrale nucléaire à réacteur à eau sous pression aura besoin d'environ 1,13 million de vannes NI, qui peuvent être divisées en vannes à vanne, vannes à soupape, clapets anti-retour, vannes à bille, vannes papillon, vannes à membrane, soupapes de surpression et vannes de régulation (de contrôle) selon le types de vannes. Cette section présente principalement les vannes dans les classes de sûreté nucléaire (spécification) Ⅰ et Ⅱ.

Le diamètre des vannes pour l'îlot nucléaire est généralement de DN 80 mm à 350 mm. Des pièces forgées sont suggérées ; être utilisé pour les corps de vannes de classe Ⅰ et les pièces moulées sont autorisées pour les corps de vannes de classe nucléaire 2 et 3. Cependant, les pièces forgées sont souvent utilisées car la qualité du moulage n'est pas facile à contrôler et à garantir. Le corps et le chapeau de la vanne nucléaire sont généralement raccordés par bride, ce qui ajoute un processus de soudage à lèvre et rend l'étanchéité plus fiable. Afin d'éviter les fuites du milieu, la ceinture d'emballage à double couche est généralement adoptée et le dispositif de prétension du ressort à disque est utilisé pour empêcher le desserrage de l'emballage. Ces vannes peuvent être actionnées manuellement ou électriquement. L'influence de l'inertie de rotation du moteur sur la force de fermeture doit être prise en compte pour le dispositif de transmission électrique du robinet-vanne électrique. Il est préférable d'utiliser un moteur doté d'une fonction de freinage pour éviter les surcharges.

Selon sa structure corporelle, le robinet-vanne nucléaire peut être divisé en robinet-vanne élastique simple à coin, robinet-vanne double à coin, robinet-vanne double parallèle avec prétension du ressort et robinet-vanne double parallèle avec bloc supérieur.

La vanne à vanne unique élastique de type coin se caractérise par ses sièges d'étanchéité fiables et la correspondance d'angle entre la surface d'étanchéité de la vanne et le corps de la vanne est requise, ce qui est largement utilisé dans le système de boucle principale des centrales nucléaires. Le robinet-vanne à double plaque de type coin est une vanne courante dans les centrales thermiques, son angle à double plaque en coin peut être ajusté par lui-même, une étanchéité plus fiable et un entretien pratique.

Une charge de vanne à double vanne parallèle avec précharge du ressort n'augmentera pas brusquement lorsque la vanne est fermée, mais la vanne ne libère jamais le siège de vanne constitué par le ressort lorsqu'elle est ouverte et fermée, ce qui entraîne une plus grande fatigue de la surface d'étanchéité. Le robinet-vanne à double vanne de type parallèle à bloc supérieur offre des performances d'étanchéité plus fiables qui utilisent le bloc supérieur pour décaler le plan incliné des deux vannes pour fermer le robinet-vanne.

Des robinets-vannes sans garniture sont également utilisés dans l'îlot nucléaire. Le robinet-vanne à commande hydraulique qui dépend de sa propre eau sous pression pour pousser le piston afin d'ouvrir ou de fermer la vanne. Le robinet-vanne électrique entièrement fermé utilise un moteur spécial pour faire fonctionner le portail au moyen d'un mécanisme de décélération planétaire interne immergé dans l'eau. Cependant, ces deux vannes présentent les inconvénients d'une structure complexe et d'un coût élevé.

D’une manière générale, les caractéristiques des vannes pour îlots nucléaires doivent être :

1) Vanne à vanne parallèle à double plaque hydraulique soudée avec une pression nominale PN17,5 Mpa, une température de fonctionnement jusqu'à 315 ℃ et un diamètre nominal DN350 ~ 400 mm.

2) La vanne électrique à double vanne de type coin appliquée dans le circuit primaire de liquide de refroidissement à eau légère aurait une pression nominale PN45,0Mpa, une température de 500 ℃ et un diamètre nominal DN500 mm.

3) La vanne électrique à double vanne de type coin utilisée dans la route principale de la centrale nucléaire avec réacteur modéré au graphite doit avoir une pression nominale PN10,0Mpa, un diamètre nominal DN800mm et une température de fonctionnement jusqu'à 290 ℃.

4) La vanne à vanne à plaque élastique électrique connectée soudée est adoptée sur les conduites de vapeur et d'eau de traitement de l'usine de turbine à vapeur avec une pression nominale pn2,5mpa, une température de fonctionnement de 200 ℃, un diamètre nominal DN100 ~ 800 mm.

5) La vanne à double vanne avec trou de dérivation est utilisée dans la centrale nucléaire à réacteur à eau bouillante modérée par graphite de haute puissance. Sa pression nominale est PN8,0MPa tandis que l'ouverture ou la fermeture de la vanne s'effectue lorsque la chute de pression est ≤1,0MPa.

6) La vanne à vanne à plaque élastique avec garniture d'étanchéité gelée est idéale pour les centrales nucléaires à réacteur rapide.

7) Vanne à double vanne de type coin à chapeau auto-obturant à pression interne pour unité de réacteur hydroélectrique à eau avec pression nominale pn16,0mpa et diamètre nominal DN500mm.

8) Les vannes à double vanne à coin avec ressorts papillon sur les pièces de déplacement sont normalement boulonnées à brides et soudées de manière étanche.