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Principe de fonctionnement d'une centrale nucléaire REP

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Principe de fonctionnement d'une centrale nucléaire REP

Message par Admin le Ven 19 Aoû - 11:53

Bonjour les amis,



Je vous propose une visite des principes de fonctionnement d'un récateur REP :



" Source http://rme.ac-rouen.fr/reacteur_epr.htm



Les nouveaux réacteurs nucléaires
à eau pressurisée de type EPR (European Pressurized Reactor)



La France vient de décider, en janvier 2009, la construction d'un réacteur nucléaire de type EPR à Penly, en Seine-Maritime. Les travaux devraient commencer en 2012 pour un raccordement au réseau en 2017.
Il s'agit du deuxième réacteur de ce type en France, après Flamanville dans la Manche dont les travaux ont commencé en 2007 pour une mise en service prévue en 2012.
Un autre EPR est en construction en Finlande (début du chantier en 2005, mise en service 2012 ?). Un accord a été conclu en novembre 2007 pour la construction de deux EPR en Chine, et en février 2009 pour deux réacteurs au moins en Inde.

Le sigle EPR fait référence au fait que la technologie de ces réacteurs est le fruit d'une coopération franco-allemande.
Les EPR fonctionnent à eau pressurisée, tout comme les réacteurs traditionnels - les EPR sont bien des REP - et leur principe de fonctionnement n'est pas fondamentalement différent. Toutefois ils présentent des innovations technologiques qui leur permettent de viser plusieurs objectifs en termes de rentabilité économique, de sûreté, de stabilisation possible du stock de plutonium, et de diminution du volume des déchets produits.


Vue d'ensemble d'une centrale à réacteur EPR
(d'après un document Areva-EdF)
Objectif n°1 : augmenter la rentabilité économique

- Ce réacteur est prévu pour pouvoir utiliser un combustible davantage enrichi en uranium (jusqu'à 5% contre 3 à 4% dans les REP traditionnels). Par conséquent, l'énergie libérée par tonne de combustible passera d'environ 45 à 60 GWj/t (gigawatt x jour / tonne).
- Alors que la puissance thermique des EPR sera sensiblement égale à celle des REP traditionnels, leur puissance électrique sera de 1600 MW contre 1450 MW pour les REP traditionnels les plus récents. Cette augmentation du rendement thermodynamique sera obtenue en augmentant la pression du circuit secondaire - 78 bars au lieu de 65 environ - et donc sa température.
- Les périodes d'arrêt du réacteur pour rechargement du coeur seront de durée plus réduite (une quinzaine de jours, contre typiquement une trentaine actuellement), et plus espacées (jusqu'à 24 mois au lieu de 12).
- Certaines opérations de maintenance pourront être réalisées tout en maintenant le réacteur en en service.
- Enfin la durée de vie du réacteur passerait à 60 ans, contre 40 actuellement (grâce, notamment, à la protection de la cuve au moyen d'un bouclier stoppant le flux neutronique, voir ci-dessous).
Tous ces éléments ont amené le concepteur Areva à annoncer une baisse de 10% des coûts de production d'électricité, par rapport au nucléaire traditionnel. L'exploitation commerciale de ces réacteurs confirmera ou modifiera cette prévision.


Objectif n°2 : augmenter la sûreté

L'EPR intègre, par rapport aux actuels réacteurs, différentes solutions pour limiter les risques d'accident. Voici les principales :

- la cuve du réacteur est protégée de l'irradiation neutronique par un réflecteur de neutrons disposé tout autour du coeur : le vieillissement de l'acier de la cuve sera ainsi limité ; en outre celle-ci comporte moins de points de soudures (potentiellement fragiles) que pour les réacteurs traditionnels,
- les systèmes d'injection de sécurité du coeur* et d'alimentation de secours en eau des générateurs de vapeur ont été séparés en sous-sytèmes indépendants,
- les quatre boucles du circuit primaire sont isolées les unes des autres par des murs en béton, afin de contenir les éventuels projectiles résultant de l'éclatement d'une conduite,
- l'enceinte de confinement en béton du bâtiment réacteur est plus épaisse :1,30 m pour la paroi interne, et autant pour la paroi externe ; la tenue en pression de l'enceinte sera de 6,5 bars (au lieu de 5,5 bars actuellement) : cela permettrait, en cas d'accident grave, de retarder un éventuel relâchement de matières radioactives à l'atmosphère ; par ailleurs, les associations anti-nucléaire soulèvent la question de savoir si une telle enceinte résisterait à l'impact d'un avion de ligne : il importe de souligner à ce sujet que la conception des réacteurs EPR est, en tout état de cause, antérieure à l'année 2001 ; et que la question se pose également pour les 58 réacteurs REP traditionnelsdéjà en fonctionnement en France,
- en cas de fusion du coeur avec transpercement de la cuve du réacteur, la matière à plus de 2000°C serait récupérée dans un bac réfractaire situé sous la cuve, où elle pourrait s'étaler et se refroidir, sans risque de traverser le radier en béton,
- des dispositifs de recombinaison catalytique du dihydrogène, un gaz très explosif susceptible d'être libéré dans des accidents de type Three Mile Island, ont été prévus (le dihydrogène est produit par la réaction chimique entre la vapeur d'eau et le zirconium entrant dans la composition des gainages du combustible).


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* C'est l'eau du circuit primaire qui, en fonctionnement normal, évacue la chaleur produite par le coeur. En cas de rupture du circuit primaire, les systèmes d'injection de sécurité prennent le relai et envoient de l'eau dans le coeur.

Vue en coupe du bâtiment réacteur (document Areva).
Cliquer pour agrandir
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Objectif n°3 : stabiliser le stock de plutonium

Comme on l'a vu, ce réacteur pourra consommer de l'uranium enrichi jusqu'à 5% en masse, mais il pourra aussi consommer du MOX (combustible mixte uranium-plutonium) jusqu'à un pourcentage de 50 % contre 33% pour les réacteurs traditionnels. Dans ces conditions, le réacteur consommera davantage de plutonium qu'il n'en produit, ce qui permettrait de stabiliser le stock de cette matière très radiotoxique et très menaçante, puisqu'elle sert à fabriquer les bombes atomiques.


Objectif n°4: diminuer le volume de déchets radioactifs produits


Par rapport aux réacteurs actuels, du fait de l'enrichissement supérieur et du rendement thermodynamique amélioré, l'EPR consommera 17% d'uranium en moins (en masse) pour une même production d'énergie électrique. Les déchets seront donc également diminués : 6% * de moins en masse pour les produits de fission (strontium, krypton...), 15% * pour les actinides (plutonium, neptunium...).

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* Valeurs dans le cas où le combustible est de l'uranium enrichi (valeurs plus élevées dans le cas de MOX).
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Les déchets de structure (gaines des combustibles), quant à eux, seraient réduits de 35% en masse.


Des questions techniques à résoudre (2009)

Les autorités de sûreté britannique, finlandaise et française (ASN) ont soulevé à la fin de l'année 2009 des questions techniques, visant à "obtenir le plus haut niveau de sûreté pour l'EPR". Ces questions portent sur :
- la garantie de l'adéquation des "systèmes de sûreté" (utilisés pour gérer les situations où l'installation est en dehors des limites normales),
- l'indépendance de ces "systèmes de sûreté" vis-à-vis des "systèmes de contrôle" (utilisés quand l'installation est en fonctionnement normal).
Les autorités de sûreté ont demandé au constructeur Areva et aux exploitants nationaux (EDF en france) d'améliorer la conception initiale de l'EPR.
Pour en savoir plus sur ces aspects techniques : la lettre de l'ASN à EDF du 15 octobre 2009.


Selon certaines sources, les modifications de conception nécessaires pourraient conduire à un retard dans la livraison des réacteurs EPR actuellement en construction.




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Sources :
- Rapport de l'office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques
concernant le contrôle de la sûreté et de la sécurité des installations nucléaires
(rapport Birraux-Le Dréaut-Revol, 97-98)
- Sites français et britannique EdF et Areva np
- Présentation EPR de la DGEMP, Ministère de l'économie des finances et de l'industrie, 2004
- Eléments de réflexion sur l'EPR, par le groupe 'énergie' de la société française de physique
- Revue Clefs, CEA
- Déclaration commune sur le réacteur EPR des autorités de sûreté, 2 novembre 2009

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Pour en savoir plus sur le nucléaire :


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Le fonctionnement des centrales à REP (réacteurs à eau pressurisée) : généralités
Le contrôle de la réaction nucléaire
Les barrières d'étanchéité des centrales nucléaires
Les déchets nucléaires
Les effets des rayonnements ionisants sur l'organisme
L'accident de Tchernobyl
L'accident de Three Mile Island
</BLOCKQUOTE></BLOCKQUOTE>
"



Cordialement



Pascal Very Happy
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