Reacteur a eau bouillante


Reacteur a eau bouillante

Réacteur à eau bouillante

Schéma d'un réacteur à eau bouillante (cliquez sur l'image pour obtenir le détail des composants du réacteur)

Le réacteur à eau bouillante ou REB (en anglais BWR pour Boiling Water Reactor) est une technologie (on dit aussi filière) de réacteur nucléaire de puissance actuellement utilisée dans certaines centrales nucléaires électrogènes américaines, japonaises, allemandes, suédoises, finlandaises, russes, suisses et d'autres pays. Avec les réacteurs à eau sous pression, les réacteurs CANDU et les RBMK c'est l'une des principales filières de réacteurs en exploitation dans le monde.

Cette filière est une filière à neutrons thermiques dont le modérateur est l'eau ordinaire. Les réacteurs "à eau ordinaire" se distinguent de l'ensemble des autres réacteurs à neutrons thermiques à eau en ce sens:

Le parc mondial des réacteurs électrogènes à eau ordinaire se partage entre les deux filières principales suivantes:

  • Les réacteurs à eau sous pression REP pour les trois quart
  • les réacteurs à eau bouillante pour le quart restant

Cette situation résulte des raisons principales suivantes :

  • les REP dérivent directement des réacteurs de sous-marins, dès lors la technologie associée était nettement plus mature que celle des REB dans les années 1960 et 70 durant lesquelles a eu lieu le premier développement du nucléaire électrogène dans le monde,
  • les REB ont eu un développement plus lent, lié, entre autres, à la difficulté d'obtenir un gainage du combustible étanche durablement en fonctionnement. Il en découlait notamment un bilan radiologique négatif en exploitation et une irradiation du personnel plus importante que dans le cas des REP. Ce point est d' ailleurs une des raisons du choix de la filière REP en France, au milieu des années 1970. Cette situation n'est plus d'actualité : aujourd'hui, grâce au progrès fait par les REB, notamment au niveau de l'étanchéité du gainage du combustible. Dans la situation présente, le bilan radiologique comparé est équilibré et même plutôt en faveur des REB dans de nombreux cas.

La puissance (électrique) unitaire des REP est plutôt supérieure à celle des REB, mais l' écart n'est pas très important et ne dépasse pas 15 % (par exemple : 1550 MWe pour l'ESBWR Réacteur ESBWR et 1650 MWe pour EPR Réacteur pressurisé européen — avec une option possible à 1800 MWe). Sans qu'on puisse l'affirmer, il est assez probable que la proportion de la puissance installée de la filière REB vienne à augmenter par rapport à la filière REP dans les prochaines années. Cette évolution devrait se faire à un rythme lent, car les électriciens chercheront à maintenir l'homogénéité de leur parc de centrales pour limiter les coûts d'exploitation et de formation des opérateurs.

En France, EDF a fait le choix des REP dans les années 1970 et le modèle EPR est actuellement en cours de construction en vue d'assurer l'essentiel du renouvellement du parc. Ce choix marque un souci de continuité et d' homogénéité du parc, gage de fiabilité et de sûreté.

D'autres électriciens nucléaires dans le monde ont fait un choix autre (TVO en Finlande par exemple, électriciens allemands, japonais, ou américains);

  • les REB sont attractifs d'un point de vue économique et leur coût moindre peut compenser le surcoût de formation des opérateurs dès qu'une série de quelques réacteurs est exploitée
  • l'industrie nucléaire des pays comme le Japon par exemple qui disposent des deux types de réacteurs sur leur territoire (donc licencié par l' Autorité de Sûreté Nucléaire locale) se trouve en bonne situation de compétitivité vis-à-vis du marché mondial des réacteurs à eau légère.

Sommaire

Présentation et description générale du concept de réacteur à eau bouillante

Description générale du concept de réacteur à eau bouillante

Comme le figure le schéma en haut à droite de l' article, à la différence du réacteur à eau pressurisée, le réacteur à eau bouillante n'a qu'un seul circuit d'eau alimentaire et de vapeur produite après évaporation dans la cuve. L' eau et la vapeur en circulation peuvent être appelées "primaires" en ce sens que le fluide en question a traversé le cœur pour en extraire la chaleur produite.

De façon plus précise;

  • L'eau alimentaire extraite du condenseur est pompée à la pression cuve via les pompes alimentaires principales et admise dans celle-ci en périphérie du panier support du cœur
  • L' eau alimentaire se trouve mélangée et réchauffée par un débit important d'eau saturée provenant de la séparation (vapeur eau) de l' émulsion produite dans le cœur
  • Le mélange d'eau sous saturé (alimentaire froide et de recirculation saturée) descend le long de la paroi de cuve ou il est repris par des pompes primaires pour être dirigé dans le cœur
  • Le mélange d'eau traverse ensuite le cœur ou la chaleur produite est extraite provoquant un réchauffage à saturation et une évaporation. En fonctionnement à pleine puissance, débit massique d'eau et de vapeur en ébullition nucléé passant dans le cœur est typiquement 7 fois supérieur au débit nominal de vapeur produite.
  • En sortie du cœur le mélange eau vapeur (l' émulsion) est séparé (de façon statique gravitaire et par centrifugation):
    • la vapeur produite est dirigée vers les collecteurs de vapeur et les turbines en aval
    • l' eau saturée est recirculée pour être mélangée à l' eau alimentaire plus froide

Ainsi, d'un point de vue strictement fonctionnel en vue de la génération de vapeur, la cuve et le cœur du REB sont très similaires à une chaudière classique à recirculation forcée. (Chaudière à circulation forcée)

Le fluide caloporteur qui circule dans l'unique circuit primaire est de l'eau ordinaire sous pression.

Le combustible nucléaire utilisé dans le cœur d'un REB est de l'uranium enrichi, sa technologie générale est très semblable à celui utilisé dans les REP. Les taux d'enrichissement utilisés dans les REB sont les mêmes au 1er ordre que ceux utilisés dans les REP. Les différences principales entre les cœurs REB et REP sont liées au systèmes de contrôle neutronique du cœur:

  • dans un REP les mécanismes de manœuvre sont placés au-dessus du cœur
  • dans un REB les mécanismes de manœuvre sont au-dessous du cœur suivant un dessin général assez similaire à celui des piles piscines

Comme n'importe quel type de réacteur thermique (nucléaire ou à flamme), le condenseur d'un REB est réfrigéré par une grande quantité d'eau froide pompée dans un fleuve ou la mer. À proximité d'un REB réfrigéré par rivière, on trouve aussi généralement une tour de réfrigération pour réfrigérer l'eau utilisée dans le circuit des condenseurs des turbines par évaporation de l'eau de la rivière et échange thermique avec l' air extérieur.

Commentaires sur la description ci-dessus

Dans un REB il n'y a pas d'échange thermique entre un circuit primaire en eau liquide et un circuit secondaire en eau vapeur comme dans un REP.

Le rendement thermodynamique d'un REB est un peu meilleur que celui d'un REP tout en restant très voisin pour les raisons suivantes :

  • les deux types de réacteur produisent de la vapeur saturée sèche à des températures très voisines; la possibilité de surchauffer la vapeur pour augmenter le rendement thermodynamique n'a été mise en œuvre de façon industrielle ni par les REP ni par les REB alors que dans ce dernier cas les conditions d'échanges thermiques s'y prêteraient mieux a priori
  • la pression de la vapeur saturée produite est plus aisément ajustable à la valeur optimale soit aux environs de 80 bar dans le cas des REB puisque cette pression est celle à laquelle le réacteur fonctionne alors même que dans le cas du REP pour obtenir la même pression de vapeur il est nécessaire de faire fonctionner le circuit primaire du réacteur à une température plus élevée (typiquement de 25 à 30 °C en gros) et donc à une pression primaire nettement plus élevée pour que ledit circuit soit liquide aux températures en question. Typiquement la pression de fonctionnement du circuit primaire d'un REP (160à170 bar) est ainsi double de celle d'un REB.

À remarquer que le réacteur EPR (REP) a augmenté -par rapport aux générations de REP antérieures- la valeur de la pression de la vapeur produite à pleine puissance jusqu'à 78 bar ce qui correspond sensiblement à la valeur optimale pour le rendement d'un cycle en vapeur saturée, comme le font assez couramment -on pourra dire "naturellement"- l'ensemble des réacteurs REB

Dans un REB la forme partiellement vapeur du modérateur (de l'eau liquide en cours d'évaporation dans la zone supérieure du cœur) est moins favorable (et moins aisée à maîtriser et modéliser) du point de vue des contre-réactions à une excursion de puissance que dans un REP.

Comparaison plus précise REP/REB

Liminaire/Avertissement

On présente ci-après un rassemblement des mérites comparés de la filière REB avec celle des REP qui est plutôt mieux connue. Les deux filières sont assez voisines de différents points de vue ce qui rend pertinent l'exercice en question notamment en termes de connaissance et compréhension du fonctionnement des réacteurs.

Les avantages du réacteur à eau bouillante

1°) Un REB n'a qu'un circuit, ce qui est gage de simplicité par rapport à un REP. Par exemple, un REP 4 boucles (type N4 ou Konvoy ou EPR) comporte, en plus de la cuve, 5 grosses capacités chaudronnées (4 GV + le pressuriseur). Dans un REB, la cuve est certes plus grande mais dimensionnée à une pression sensiblement 2 fois moindre. Par ailleurs, du fait du moindre nombre de gros composants, pour une même puissance électrique fournie, l'enceinte de confinement d'un REB est de moindre envergure que celle d'un REP.

2°) Ceci se traduit sur le coût d'investissement de l' ensemble de la tranche (ilôt nucléaire + ilôt conventionnel) (génie civil et composants) qui est de l'ordre de 15 à 18 % moins élevé pour un REB par rapport à un REP de puissance équivalente. Les coûts de combustible et d'exploitation étant voisins des les deux filières, le coût de l'électricité issue d'un REB est légèrement inférieur à celui de l'électricité issue d'un REP. La différence reste très faible.

3°) La pression primaire de fonctionnement d'un REB est sensiblement moitié moindre que celle d'un REP (typiquement 78 à 80 bar comparé à 155 à 160 bar). La température de fonctionnement d'un REB est inférieure de 25 à 30 °C par rapport à celle du REP au niveau du circuit primaire dans son ensemble et de plus de 50 °C si on compare au pressuriseur. Ce domaine de fonctionnement du REB est plus favorable que celui du REP vis-à-vis de la corrosion des circuits primaires par l'eau déminéralisée.

4°) La consommation d'électricité nécessaire au fonctionnement d'un REB est moindre que celle nécessaire au fonctionnement d'un REP (l'écart provient principalement de la puissance consommée par les pompes primaires des REP qui sont très puissantes). La puissance nécessaire à la tranche ("l'auto-consommation") est de l'ordre de 5,4 % de la puissance nette délivrée au réseau pour un REP contre 4,3 % dans le cas d'un REB. Par le fait, le rendement net de l'installation est augmenté de 1,0 % grossièrement en valeur relative (ces valeurs sont déduites de la statistique du fonctionnement des centrales nucléaires allemandes "Kernenergie Aktuell 2008" publiées par Deutsches Atomforum e.V.).

5°) En déclinaison de l'existence d'un seul circuit au lieu de deux, l'instrumentation du REB est plutôt moins conséquente que celle du REP ; par exemple : il y a 5 mesures principales de niveau dans 1 REP à 4 boucles (4 mesures de niveau GV + 1 au pressuriseur) contre une seule –très utile en cas d’ accident- dans la cuve du REB.

6°) Dans le cours du fonctionnement normal de l'installation un niveau d'eau s'établit dans la cuve des REB qui est mesuré en permanence et concourt à la régulation d'ensemble du système. Cette mesure de niveau d'eau dans la cuve qui n' existe pas en fonctionnement normal dans le REP est d'un intérêt capital dans la gestion d 'un éventuel accident de perte d'eau pouvant conduire au dénoyage transitoire du cœur. Par exemple dans le cas de l'accident du REP TMI2 (Three Mile Island), les opérateurs ont été leurrés sur la quantité d'eau effectivement présente dans la cuve par la mesure de niveau d' eau dans le pressuriseur dont la fiabilité est discutable en situation accidentelle.

7°) Les REB ne sont pas contrôlés à l' acide borique dissous. En effet, le maintien constant d'une teneur en bore dans la cuve supposerait un débit d'eau alimentaire exempt d'acide borique qui ferait courir un risque inacceptable de noyage intempestif du coeur en eau claire. Ceci:

  • élimine le problème de la gestion de la teneur en acide borique du circuit primaire, source de préoccupation importante sur les réacteurs contrôlés à l'acide borique dissous.
  • réduit considérablement les effluents liquides émis par l'installation.
  • élimine la source principale de production de tritium dans les REP qui constitue la première source de rejets radioactifs de ces réacteurs.
  • correspond à une conception plus sure puisque dans les analyses de sûreté les risques de perte de maîtrise de la concentration en bore dans le cas des REP font partie des évènements jugés prépondérants en termes de risque; dans le cas du REB une addition d' eau claire dans la cuve dans le cours d' un accident est sans conséquence; de même les risques de cristallisation de l'acide borique ne sont pas à considérer.
  • réduit les risques de corrosion apportés par l'acide borique qui ont été à l'origine de déboires sérieux sur certains REP. Centrale nucléaire de Davis-Besse évènement de 2002.

Les REP peuvent également être contrôlés sans usage de l' acide borique dissous comme de nombreuses études et réalisations l'ont montrés, mais en l'état actuel des choses ce n' est pas le cas dans la majorité des cas.

8°) Dans le cas des REB l'injection d'eau dans la cuve destinée à assurer le maintien sous eau du combustible en permanence est en 1er lieu faite par les pompes alimentaires de l'installation qui sont en fonctionnement en permanence et dont la disponibilité est ainsi contrôlée en permanence. Le risque de baisse du niveau dans la cuve pouvant conduire au dénoyage du cœur est donc a priori plus élevé dans le cas des REP que des REB

9°) Les boucles primaires principales d’un REP reliées à la cuve et la tuyauteries d’ extraction de vapeur du REB sont de diamètre assez comparable, mais :

  • d’une part en cas de rupture d’une boucle de REP le débit massique durant les phases initiales de l’accident (en eau puis mélange diphasique) est très supérieur au cas des REB ou le débit est initialement en vapeur et ou la tuyauterie se situe en partie supérieure de la cuve
  • d’autre part il est beaucoup plus aisé de pratiquer une restriction locale au niveau de la sortie vapeur sur la cuve dans le cas des REB que sur les boucles en eau des REP réduisant le débit massique vapeur ou diphasique à considérer en cas de rupture.

Ces éléments font par exemple que les accumulateurs sous pression de gaz nécessaires sur les REP pour renoyer rapidement le cœur en cas de rupture des boucles primaires, ne sont pas nécessaires sur les REB.

La tuyauterie d’ eau alimentaire d’un REB –de diamètre très inférieur au collecteur de vapeur- peut comporter un clapet de non retour placé au voisinage de la paroi de cuve, éliminant pratiquement les risques de dénoyage du cœur en cas de rupture.

10°) Outre les systèmes en fonctionnement en situation normale comme évoqué au point précédent (dans le cas des REB l'eau alimentaire constitue de facto un système d'injection d' eau de sécurité dans la cuve en fonctionnement permanent) il existe tant dans le cas des REB que des REP des systèmes de secours en attente disponible d'injection de sécurité dans la cuve dont les niveaux de fiabilité sont assez équivalent d'une filière à l'autre.

Toutefois:

  • d'une part dans le cas des REP la pression à laquelle ces systèmes doivent refouler pour obtenir l' injection est a priori supérieure au cas des REB, même si dans le cours de l'accident la pression cuve varie et baisse au moins dans le cas des brèches importantes
  • d'autre part dans le cas des REB ces systèmes injectent directement dans la cuve (pour la raison simple qu'il n' y pas le choix ..) et non pas en un autre point du circuit primaire et typiquement dans les boucles comme dans un bon nombre de REP ; la disposition d'injection directe en cuve est supérieure en ce sens qu'elle supprime un assez grand nombre de modes communs notamment dans le cas de rupture de circuits liés aux boucles primaires principales (un certain nombre de REP comme par exemple ceux de technologie Babcok ou dérivée (ABB) ont toutefois une injection de sécurité directe en cuve. Par exemple: Centrale nucléaire de Mülheim-Kärlich en Allemagne ou Centrale nucléaire d'Oconee aux USA

11°) L’enceinte de confinement du REB est généralement sous atmosphère inerte ce qui présente l' avantage d'éliminer tout risque d’incendie en service normal et toute réaction chimique avec l’hydrogène émis par réaction zirconium eau en cas d’accident grave. Toutefois cette disposition créé une gène en exploitation/maintenance pour accéder au compartiment réacteur et comporte un risque accru d'asphyxie des opérateurs, modérée cependant par le fait qu' un certain nombre de composants lourds demandant une maintenance importante tel que le pont principal de manutention par exemple sont disposés hors enceinte. A noter par ailleurs;

  • que la mise sous atmosphère inerte est un choix préférentiel actuel mais n'est pas indispensable
  • que les enceintes REP pourraient aussi être placées sous atmosphère neutre si la nécessité y conduisait

12°) Les possibilités de faire varier la modération dans les cœurs de REB sont au moins potentiellement supérieures au cas des REP. Dès lors les possibilités d'augmentation du taux de conversion de l'uranium 238 en plutonium 239 fissile sont potentiellement plus importantes dans le cas des REB que dans le cas des REP. D'une façon générale les REB utilisent mieux l'uranium que les REP, ce qui peut se révéler intéressant dans l'hypothèse d'un raréfaction -à long terme- des sources d'uranium naturel, mais des possibilités existent aussi dans le cas des REP.

13°) La mise en œuvre du cycle du thorium 232 // uranium 233 est potentiellement possible avec un réacteur du type REB. C'est également le cas avec un réacteur du type REP mais de façon a priori moins commode puisque la modération est "naturellement moindre" dans le cas du REB

14°) A signaler qu'une évolution intéressante du concept de REB est actuellement en étude par différents constructeurs consistant à simplifier davantage le système en supprimant les pompes primaires de re-circulation et les boucles ou excroissances de cuve associées (ESBWR notamment) Réacteur ESBWR. Ceci correspond à la même évolution qu'il y a entre les chaudières à re circulation forcée ou naturelle. Il s'agit là d'une simplification importante génératrice d'une économie à l'investissement supplémentaire non négligeable mais non encore réalisée de façon industrielle

Les inconvénients du réacteur à eau bouillante

En contrepoint des avantages évoqués ci-dessus les REB présentent plusieurs inconvénients par rapport aux REP:

1°) Le contrôle en réactivité des REB est complexifié par rapport à celui des REP pour la raison principale qu' un taux de vide important existe en fonctionnement dans l'eau/vapeur circulant dans le coeur des REB alors même que l'eau présente dans le coeur du REP est entièrement liquide au 1er ordre. La nécessité d' avoir un coefficient de vide négatif pour raisons de sûreté implique une reprise de réactivité importante en cas de collapsus des bulles de vapeur présente dans le coeur suite par exemple à une réduction rapide du débit vapeur extrait du réacteur (avec fermeture des vannes vapeur). En ordre de grandeur cet effet est de l' ordre de 4 000 pcm qui doit donc être compensé par une élévation de température et une manoeuvre des barres.

2°) Une pénalité des REB vient de la nécessité d'avoir un gainage du combustible particulièrement étanche. Cela étant dès lors que la densité de puissance du cœur des REB est en gros deux fois moindre que celle des REP (la puissance spécifique volumique du cœur d'un REB ne dépasse pas 50 MW/m3 en ordre de grandeur) cette étanchéité est de facto assurée en fonctionnement normal. La température à cœur du combustible est moindre dans un REB que dans un REP

En outre, si une perte d'étanchéité du gainage est constatée en service impliquant la présence potentielle de produits de fission (PF) (notamment gazeux, mais pas seulement) dans la partie turbine du circuit véhiculant l'eau et la vapeur primaire ceci n'a pas, sur un réacteur électrogène terrestre, de conséquences graves immédiates; il faut cependant isoler rapidement l'extraction de vapeur ce qui peut être fait au moyen d'un nombre suffisant de vannes d'isolement sur la vapeur -lesquelles pourraient être en nombre important s'il le fallait- sans pénalité importante sur le fonctionnement normal de l'installation.

3°) La vapeur produite est active ce qui complique l'accès au hall turbine en fonctionnement ; toutefois post arrêt étant donné que les principaux corps formés par irradiation de l'eau sont à période très courte (moins de 10 secondes), il n'y a pas de réel problème pour les opérations de maintenance. Ceci, sauf dans les cas incidentels où l'étanchéité du gainage du combustible aurait été affectée et où par exemple des produits de fission gazeux seraient alors transférés vers la turbine et le condenseur. Le hall turbine d'un REB est dès lors une zone contrôlée nucléaire de façon plus stricte et plus complexe d'accès et de ventilation que le hall machine d'un REP

4°) A puissance égale donnée, un REB comporte un plus grand nombre d'éléments combustibles (typiquement 4 fois plus) et d'absorbants de contrôle. Le rechargement d'un cœur de REB est ainsi plus long que celui d'un cœur de REP

5°) Les mécanismes de manœuvre des absorbants de contrôle de la réactivité sont placés en partie inférieure de la cuve à l' image de ce qui est fait dans de nombreuses piles piscines.

L'insertion des absorbants dans le cœur en cas d'arrêt d'urgence n'est pas simplement gravitaire comme dans le cas des REP ou typiquement la coupure de l'alimentation électrique d'un électro-aimant suffit à provoquer la chute. Chaque absorbant est équipé d'un système oélopneumatique d'insertion dans le cœur, dont la fiabilité est élevée (c'est un système "passif") mais qui est plus complexe que le système mis classiquement en oeuvre dans les REP.

Des architectures de REB en cours d'études éliminent ces pénalités en prévoyant des absorbants manœuvrés au travers du couvercle de cuve et à chute gravitaire tel que le réacteur russe VK300 en cours de développement, par exemple, mais ceci n' a pas atteint le stade de la mise en œuvre industrielle.

6°) Les habillages internes de cuve sont plutôt plus complexes que ceux d'un REP essentiellement du fait qu' il faut organiser ;

  • la séparation de la vapeur
  • la recirculation de l' eau saturée

A remarquer cependant que cette relative complexité des internes cuve devient un avantage lorsqu'il s'agit de gérer les premiers instants d'un accident de rupture de tuyauterie liée à la cuve car dans cette hypothèse l'intégralité du volume intérieur de la cuve se trouve ipso-facto en large communication et équilibre de pression, ce qui n' est pas le cas de nombreux REP ou ces cas d' accidents différents suivant si la brèche considérée est liée à la boucle "chaude" ou "froide" (la rupture en boucle froide est plus pénalisante)

7°) L' instrumentation en cuve est un peu plus compliquée dans le cas des REB que des REP

8°) Les traversées en fond de cuve que représentent les traversées pour mécanismes de manœuvre constituent une faiblesse du système plus grande que dans le cas des REP car une fuite importante ou brèche à ce niveau augmente le risque de dénoyage du cœur

A signaler que des REB en études suppriment ce défaut (projet russe VK300)

9°) La gestion des gaz de radiolyse de l'eau dans le cœur (production d' hydrogène) est plus malcommode dans un REB que dans un REP, ce qui a historiquement conduit à divers incidents ; ce point lié entre autres au dessin détaillé des internes cuve supérieurs est réglable cependant sans difficultés majeures

10°) La gestion de l'eau du côté turbine et plus stricte et complexe que dans le cas d'un REP puisqu'il s'agit d'eau primaire ; par exemple :

  • la filtration épuration de l' eau avant retour à la cuve est plus stricte que dans le cas de l'eau secondaire des REP
  • les turbines doivent être à étanchéité totale ou contrôlée (gaz incondensables extraits de la turbine potentiellement actifs, etc.)

11°) La modélisation des phénomènes thermohydrauliques et neutroniques dans le cas des REB est plus compliquée que dans le cas des REP, ceci handicape les REB notamment lorsqu'on cherche à augmenter la puissance

Les aspects équivalents des réacteurs REB et REP

Vis-à-vis d'un certain nombre de points les deux filières peuvent être considérées comme équivalentes

1°) Taux de combustion du combustible: Bien que la neutronique et la thermohydraulique d'un REB soient a priori plus complexes que celle d'un REP les taux de combustion du combustible atteints par les REB sont de facto quasiment les mêmes que ceux des REP

2°) Les variations de puissance dans le cas des REB sont réalisées en faisant varier le débit des boucles de re circulation, ce qui n' est pas en soi très simple. Dans le cas des REP ou la régulation pourrait apparaître plus aisée de prime abord, le fonctionnement en suivi de charge a fait l' objet de nombreuses études et comporte de nombreuses limitations

3°) Disponibilité générale. Les comparaisons publiées par les électriciens ne font pas apparaître de différences significatives en matière de disponibilité générale des tranches REP par rapport aux REB

Commentaires sur la comparaison REB // REP dans le cas d'une application électrogène terrestre

L' exercice de comparaison est très difficile; les deux filières ont des avantages et des inconvénients.

La comparaison doit être faite en tenant compte de l' évolution possible des concepts. Sur ce point la filière REB qui a beaucoup progressé ces 20 dernières années a une marge de progrès plutôt plus importante que celle de la filière REP.

Les aspects économiques sont prépondérants et sur ce point tant à la construction que du point de vue de l' économie du combustible la filière REB est plutôt mieux placée.

Au bilan la comparaison qu'on peut faire aujourd'hui tourne plutôt à l'avantage des réacteurs bouillants (REB) mais;

  • d'une part la même comparaison faite dans les années 1970 aurait tourné en faveur de la filière REP, essentiellement du fait de l'amélioration de la qualité du gainage du combustible depuis cette époque.
  • d'autre part la supériorité n' est pas flagrante
  • d'autre part un choix autre fondé notamment sur l'antériorité du parc géré par l' électricien est parfaitement légitime

Commentaires sur l'incident sérieux de Forsmark

Un incident très sérieux a récemment affecté la centrale de Forsmark en Suède équipée de 3 réacteurs bouillants. Une perte totale et prolongée de l' électricité est à l' origine de la gravité potentielle de cet évènement. Centrale nucléaire de Forsmark

Pour important qu'il soit cet évènement ne remet pas en cause les conclusions ci-dessus en matière de sûreté absolue et comparée des REB et des REP car la question posée par cet évènement est prioritairement la fiabilité des groupes diesels de sauvegarde et plus généralement celle de la fiabilité des sources et fournitures d'électricité.

Il est certain qu' un réacteur nucléaire de puissance ne peut se passer durablement d'une alimentation électrique. Toutes les dispositions nécessaires et les redondances associées doivent être prévues. Les sources d'électricité en attente disponible doivent être testées périodiquement.

Ces éléments sont valables pour toutes les filières de réacteurs (REP ou REB ou autre)

Développement de la filière

Le Forum International Génération IV a retenu le concept de "réacteur à eau supercritique" (RESC) comme l'un des concepts à développer. La technologie de l'eau/vapeur supercritique pour la production d'électricité est déjà développée depuis fort longtemps pour les centrales thermiques au charbon.

Dans le cadre de la production électronucléaire, le RESC (réacteur à eau supercritique) vise à prendre le meilleur des technologies REB (contrôle de la modération, rendement thermodynamique) et REP (coefficient de vide négatif, mais non exagérément pour ne pas risquer de reprise de réactivité importante en cas de collapse des bulles présentes dans le cœur).

Le concept de réacteur à eau supercritique est de facto une évolution du réacteur REB vers les hautes températures et donc vers les meilleurs rendements thermodynamiques puisqu'il est alors possible de fonctionner en vapeur surchauffée.

En perspective il faut indiquer la possibilité d'augmenter le taux de conversion en Pu 239 du combustible U 238 avec peut être l'atteinte de l'iso-génération.

Listes, liens et renvois

Généralités sur les réacteurs nucléaires

Filière de réacteurs nucléaires - Filière nucléaire

Description de type de réacteurs bouillants et exemples de REB en exploitation

Accidents nucléaires et incidents sérieux

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