Réacteur à eau pressurisée
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2008-07-17T10:07:31Z
Dsant
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/* Fonctionnement */
{{voir homonymes|REP|PWR}}
[[Image:Centrale nucleaire REP.png|350px|right|thumb|Schéma d'une tranche nucléaire disposant d'un REP]]
Le '''réacteur à eau pressurisée''' ou '''REP''' (''PWR'' pour ''Pressurized Water Reactor'' en anglais) est une technologie de [[réacteur nucléaire]] dite de ''deuxième génération''. C'est la filière de réacteurs nucléaires la plus répandue dans le monde en 2006. Elle est utilisée dans l'immense majorité des [[navire]]s à propulsion nucléaires et les 58 [[liste des réacteurs nucléaires en France|réacteurs français]] de puissance en fonctionnement utilisent cette technologie.
Le [[combustible nucléaire]] d'un REP est de l'[[uranium enrichi]], plus précisément de l'oxyde d'[[uranium]] faiblement enrichi : la proportion d'isotope U-235 [[isotope fissile|fissile]] varie de 3 à 5 % selon les pays. Le combustible se présente sous la forme de pastilles empilées et maintenues dans des gaines en alliage de [[zirconium]] qu'on appelle crayon. Les crayons combustibles sont agencés sous forme d'assemblages dont la tenue mécanique est assurée par des grilles. Selon les modèles de REP, on charge entre 120 et 250 assemblages dans la cuve du réacteur.
Dans le circuit primaire, de l'eau ordinaire (par opposition à l'[[eau lourde]] D<sub>2</sub>O) sous pression est chargée de récupérer la chaleur produite par le cœur : c'est ce [[Fluide caloporteur|fluide caloporteur]] qui circule au sein des assemblages entre les crayons où se produit la réaction en chaîne. Les produits de la réaction nucléaire ([[produits de fission]] et [[transuranien]]s) sont confinés avec l'oxyde d'uranium à l'intérieur de la gaine des crayons pour éviter leur dissémination et la contamination du circuit primaire.
L'eau du circuit primaire fait également office de [[Modérateur (nucléaire)|modérateur]] : elle a la capacité de ralentir ou [[Thermalisation des neutrons|thermaliser les neutrons]] de [[Fission nucléaire|fission]].
Comme n'importe quel type de réacteur thermique (nucléaire ou à flamme), un REP est refroidi par une grande quantité d'eau froide pompée dans un fleuve ou une mer. A proximité d'un REP, on trouve aussi parfois une [[tour de réfrigération]] pour refroidir et condenser la vapeur à la sortie de la turbine.
==Fonctionnement==
[[Image:Schema reacteur eau pressurisée.svg|right|350px|thumb|Schéma d'architecture du réacteur à eau pressurisée]]
[[Image:Reactorvessel.gif||right|350px|thumb|Vue en coupe d'un réacteur à eau pressurisée]]
Le contrôle de la réaction est assuré par la concentration du bore dans l'eau du circuit primaire et par la hauteur des barres de contrôle insérées dans les assemblages combustibles.
Les paramètres typiques de fonctionnement de l'eau du circuit primaire sont :
:– pression : 155 [[Bar_(unité)|bar]] ;
:– température : 300°C ;
:– débit : 60 000 m³/h.
Plusieurs [[générateur de vapeur|générateurs de vapeur]] situés dans l'enceinte du réacteur transfèrent la chaleur de la chaudière nucléaire (circuit primaire) vers le circuit secondaire comportant la [[turbine à vapeur|turbine]].
En sortie des générateurs de vapeur, la vapeur possède les caractéristiques suivantes :
:– pression : 55 [[Bar_(unité)|bar]] ;
:– température : 270°C ;
:– débit : 1500 kg/s.
La vapeur haute pression (HP) est détendue dans le corps HP de la turbine, puis resurchauffée avant de poursuivre sa détente dans le (ou les) corps basse pression (BP). La turbine entraîne un [[alternateur]] qui produit l'électricité. Le rendement de conversion de la chaleur en électricité est d'environ 33 %.
À la sortie de la turbine, la vapeur passe dans un condenseur et redevient de l'eau, qui revient dans le générateur de vapeur. Une partie de la chaleur du circuit secondaire est transférée dans un circuit tertiaire. Le circuit tertiaire est :
* soit envoyé dans une [[tour de réfrigération]], où environ 2% de l'eau s'évapore, le reste se condense puis est pompé dans le bassin situé en dessous de la tour. L'eau évaporée est remplacée par de l'eau venant d'un fleuve.
* soit déversé dans un fleuve ou dans la mer, ce qui augmente sa température au moins localement.
L'eau qui sert au refroidissement du réacteur est pompée plus en amont dans le fleuve ou dans la mer.
== Bilan neutronique d'un REP ==
On suppose que le seul matériau [[isotope fissile|fissile]] est <sup>235</sup>U. Les nombres indiqués sont des ordres de grandeur. 100 fissions d'[[Uranium|uranium 235]] libèrent en moyenne 250 [[neutron]]s, qui donnent lieu aux réactions suivantes :
* 100 [[neutron]]s provoquent 100 nouvelles fissions, entretenant ainsi la réaction en chaîne, et consommant 100 noyaux du matériau fissile ;
* 70 [[neutron]]s subissent des captures fertiles par 70 noyaux du matériau fertile <sup>238</sup>U, les transformant en autant de noyaux fissiles de <sup>239</sup>Pu ;
* 75 [[neutron]]s subissent des captures stériles, soit par des noyaux fissiles (30 neutrons) soit par des noyaux du réfrigérant, des structures du cœur, des éléments de contrôle ou des produits de fission ;
* 5 [[neutron]]s fuient hors du cœur (pour être capturés par des protections neutroniques).
== Architecture ==
Une centrale nucléaire équipée de REP est organisée autour de plusieurs bâtiments.
=== Bâtiment réacteur ===
L'enceinte, formée d'une double paroi de béton, est hermétiquement fermée lors du fonctionnement (taux de fuite <1,5%). Elle constitue la troisième barrière de confinement de la matière radioactive, après la gaine de zirconium et le circuit primaire.
=== Bâtiment combustible ===
Accolé au bâtiment réacteur, il sert essentiellement de sas d'accès pour le combustible.
La partie principale de ce bâtiment est la piscine de désactivation.
C'est dans celle-ci que l'on entrepose le combustible neuf avant un arrêt de tranche et le combustible usé avant son évacuation. Une règle à ne jamais enfreindre est de laisser quoi qu'il arrive toujours assez de place dans cette piscine pour stocker tout le combustible contenu dans le cœur (en cas de problème ou d'accident).
L'eau de la piscine est appelée eau pure. C'est à dire qu'elle ne contient strictement aucune impureté. Pour preuve, les contacts électriques des lampes immergées dedans ne sont pas isolés (aucun court-circuit).
=== Bâtiment des auxiliaires de sauvegarde ===
Ce bâtiment abrite notamment l'alimentation de secours des générateurs (ou [[ASG]]). Ce système permet d'alimenter en eau les générateurs de vapeurs après l'arrêt de la [[turbine]] et des pompes d'alimentation normale.
Ce bâtiment est aussi appelé (BUS) Bâtiment Ultime Secours. Il est bunkerisé pour éviter qu'il puisse y avoir une intrusion malsaine.
Ce bâtiment sert à arrêter la centrale en toute sécurité en cas d'accident ou de problème grave.
Pour ce faire, il dispose d'une mini salle de commande dans laquelle sont repris tous les organes importants pour la sûreté nécessaire à l'arrêt.
Bien entendu, le BUS n'a besoin d'aucune source d'énergie extérieure pour cela. Il dispose d'un groupe diesel d'ultime secours (GDU) qui va permettre de l'alimenter durant ses manœuvres. Il y a aussi une citerne d'eau à très forte concentration en bore à l'intérieur.
[[Image:Alimentations électriques des auxiliaires.jpg]]
Tout est redondant à l'intérieur (exemple: Plusieurs pompes qui ont la même fonction).
On peut aisément comprendre qu'il est le cœur de la centrale.
==Différents types de REP==
* [[WWER]] (réacteur russe)
* [[Réacteur_pressurisé_européen|EPR]] (réacteur européen en projet)
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